挑戰(zhàn)

移動設(shè)備行業(yè)競爭激烈，各家公司需要不斷突破硬件設(shè)計的界限。 隨著設(shè)計周期縮短和成本利潤縮小，人們越來越重視使用計算機仿真進行虛擬測試。傳統(tǒng)上，設(shè)計師會在修改方案后使用有限元分析（FEA）反復(fù)進行設(shè)計驗證，直到達到可行的設(shè)計解決方案。 然而，考慮到手動探索整個設(shè)計空間的限制，所獲得的解決方案并不總是最佳的。 

在早期架構(gòu)定義時，拓撲優(yōu)化對設(shè)備最終設(shè)計結(jié)果是否具有魯棒性具有重要影響。Altair OptiStruct 允許定義某些設(shè)計/制造約束，但有一些方面，例如加強筋的對齊無法實現(xiàn)。在這種情況下，優(yōu)化設(shè)計可以作為初始參考，引導(dǎo)設(shè)計人員采用更加穩(wěn)健的設(shè)計。我要感謝 Altair 公司對該項目的執(zhí)行給予的廣泛支持。

解決方案

Altair OptiStruct 軟件的形狀和拓撲優(yōu)化功能幫助獲取智能手機前后殼的詳細設(shè)計。

為了展示優(yōu)化過程，這里使用了如圖 1 所示的典型三星智能手機。這款手機采用塑料模壓鎂合金壓鑄前殼和聚碳酸酯后殼。鏡頭顯示模塊粘附在前殼上。PCB 和電池裝配在后殼體上，后殼體擰到前殼體上。 

圖1 典型三星智能手機的部分分解圖 

圖2 優(yōu)化過程流程 

機械可靠性測試 

確定移動設(shè)備可靠性的關(guān)鍵測試之一是跌落測試。表面貼裝封裝的顯示玻璃應(yīng)變和 PCB 應(yīng)變是兩個高風險區(qū)域。外殼設(shè)計中的弱點通常反映在這些部件的跌落性能上。本研究的目的是使用優(yōu)化技術(shù)解決這些缺點。該裝置從各種方向掉落，并且通過模擬監(jiān)測內(nèi)部部件的變形。已經(jīng)觀察到手機的跌落可靠性與其剛度相關(guān)；剛度越高，其可靠性越高。

圖3 優(yōu)化問題的準靜態(tài)測試事例 

結(jié)論

與通常需要 7 小時運行的單次跌落模擬相比，基于準靜態(tài)負載的優(yōu)化只要 30 分鐘就能運行。