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跌落測試

鎖定
本測試通常是主要用來模擬產品在搬運期間可能受到的自由跌落,考察產品抗意外衝擊的能力。通常跌落高度大都根據產品重量以及可能掉落機率做為參考標準,落下表面應該是混凝土或鋼製成的平滑、堅硬的剛性表面(如有特殊要求應以產品規格或客户測試規範來決定)。
中文名
跌落測試
外文名
Drop test
定    義
模擬產品自由跌落
作    用
考察產品抗意外衝擊的能力
高    度
100cm~150cm
概    念
模擬

跌落測試項目介紹

本測試通常是主要用來模擬產品在搬運期間可能受到的自由跌落,考察產品抗意外衝擊的能力。通常跌落高度大都根據產品重量以及可能掉落機率做為參考標準,落下表面應該是混凝土或鋼製成的平滑、堅硬的剛性表面(如有特殊要求應以產品規格或客户測試規範來決定)。
對於不同國際規範即使產品在相同重量下但掉落高度也不相同,對於手持型產品(如手機, MP3等)大多數掉落高度大都介於100cm ~ 150cm不等,IEC對於≦2kg之手持型產品建議應滿足100cm之掉落高度不可損壞,MIL則建議掉落高度為122cm,Intel對手持型產品(如手機)則建議落下高度為150cm。試驗的嚴苛程度取決於跌落高度、跌落次數、跌落方向。

跌落測試特點

80%的電子產品損壞大都來源於跌落碰撞,研發人員往往耗費大量的時間和成本,針對產品做相關的質量試驗,最常見的結構試驗就是跌落與衝擊試驗。這種方法可靠,但也存在很多不足之處,主要表現在:
1.試驗的操作實施過程需要耗費大量的人力、財力,從而增加產品的成本。
2.試驗發生的歷程很短,很難觀察到試驗過程中的現象。
3.試驗測試的條件(如碰撞角度等)難以控制,使得試驗重複性很差。
4.試驗一般只能得到試驗結果,而很難觀察現象發生的原因。
5.試驗時很難觀察產品的內部特性和內部現象,如加速度響應等。
利用LS—DYNA在產品開模前,對其進行相關的模擬仿真可以很好地解決以上問題。相對於傳統的試驗方法,採用LS—DYNA對其進行虛擬仿真具有如下明顯的優點:
1.減少試驗次數和試驗成本。
2.可以直觀動態地顯示整個跌落碰撞過程各種物理量的變化。
3.不僅可以觀察產品的外部特性和現象,而且能觀察產品的內部特徵及現象。
4.邊界條件方便控制,仿真的可重複性好。
5.設計初期進行模擬可及早發現產品的特性,並減少問題的發生。 [1] 

跌落測試分析基本流程

跌落測試分析分成以下幾個主要步驟:
(1)建立和輸入模型。在進入跌落測試分析模塊之前,用户必須先建立或輸入被測試物體的模型,也就意味着必須定義所有的單元、實常數、材料模型(包括阻尼)等。在建立或輸入模型過程中,必須要注意以下幾點:
1.必須定義材料的密度和彈性模量,並確保數值不能為零,否則程序將無法計算。
2.最好定義阻尼選項,以消除計算過程中的數值振盪。
3.最好避免使用三角、四面體、稜柱單元以及小單元。
(2)設置跌落測試分析參數。建好有限元模型以後,需要設置跌落分析的基本參數,包括重力加速度、跌落高度以及測試物體方位等。用户還可以根據具體的需要設置測試物體的初速度、目標面的特性等高級測試參數。這些參數均可以通過ANSYS/LS—DYNA跌落分析的菜單Main Menu>Drop Test>Set up來完成。
(3)求解。在求解之前,必須查看跌落測試參數設置是否滿意。可以通過以下操作來完成。
1.重新查看基本(Basix)、速度(Velocity)、目標(Target)標籤下的設置是否滿意。
2.單擊狀態(Status)標籤,觀察摘要是否滿意。
3.在ANSYS圖形界面觀察被測物體和目標面是否滿意。
如果滿意並摘要的結尾出現Successful Set-up.Ready to drop.字樣,就表示程序數據檢查無誤,就可以選擇Main Menu>Drop Test>Solve命令進行求解。
在求解過程中,用户還可以通過Sw系列開關對計算過程進行監控,同時獲得一些實時統計信息。
(4)觀察分析結果。一旦計算完成,就可以選擇Main Menu>Drop Test>Animate Results命令對跌落物體錄製動態結果(如Von Mises應力),同時還可以通過Main Menu>Drop Test>Time History命令觀察模型中某個時間點的分析結果。 [1] 
參考資料
  • 1.    何濤,楊競,金鑫等編著,ANSYS LS10.0/LS-DYNA 非線性有限元分析實例指導教程,機械工業出版社,2007.1,178-180