行業：電子消費品

    挑戰：如何使產品跌落測試更可靠

    Altair 解決方案：對每一種形式都進行產品跌落測試 分析

    優點：降低研發和生產成本；縮短設計和研發周期；生產更高質量的產品

    背景介紹 

    松下環境系統有限公司是松下公司下屬的生態解決方案公司。在松下集團內，松下環境系統在全球銷售室內空氣凈化（IAQ）產品和解決方案起著重要作用，為世界各地的人們提供舒適的生活空間，同時降低對環境的影響。   

    挑戰 

    “由于樣機和量產產品的材料不同，所以用樣機進行的跌落測試結果來評估產品通常是不可靠的，結果也不準確，”HironariOgata工程師解釋道，“而用量產產品的測試品進行跌落測試有可能由于需要修改模具而產生昂貴的費用。”Ogata 知道在完成產品設計前進行跌落測試的虛擬仿真可以減少損失。RADIOSS，領先 的結構分析求解器，可以在動態載荷下進行高度的非線性問題分析，如沖擊分析。作為AltairHyperWorks計算機輔助工程工具的重要組成部分，RADIOSS已經是松下公司進行其他結構分析的工具。“這就可以有效利用現有資源。”他指出，“不需要新的投資，這種分析可以應用在其他領域的產品開發上。”  

                 Ogata的團隊建立了一個多步驟計劃來分析產品在不同開發階段的性能。他們開始進行單一組件的跌落測試，然后到幾個部件的組合，再到組裝產品和包裝產品。每一個步驟，該團隊都采用了AltairRADIOSS求解器來計算跌落測試的影響。 

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    “RADIOSS可以輕松進行部件之間的接觸定義，其仿真結果也非常可靠。”

                                                                                                               HironariOgata 

                                                                                                               IAQ業務研發部門 

                                                                                                               松下環境系統有限公司                                                                                                              

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    解決方案

       單一部件  

              第一階段，該團隊分析單個部件的跌落分析，例如，安裝在天花板上的風機面板的跌落測試，如浴室通風干燥機。面 板厚500mm，每一面都是由ABS樹脂制成，從1米高的高度跌落。利用HyperMesh創建一個前面板擱置在硬地板上方空間 的模型，模擬條件是面板一角掉落下來，撞擊地面。HyperView結果顯示，在沖擊的時候，首先產生角變形，隨后整個前 面板以菱形狀產生變形。分析結果顯示表明，最大應力是在角上產生，其次是過濾網。工程師又修改了面板幾個區域內的厚度和形狀，其結果模型用于產品設計中，降低了模具開發相關的損失，并縮短了設計周期。

              帶附件的組件

              測試的第二階段，該團隊分析了帶有兩個電線附件和2根20厘米長的用來防止其跌落的導線的前面板。 在跌落測試后，HyperView以動畫的形式展示了分析結果，動畫顯示當面板全部展開，導線延展到其最長長度時的一個固定點的應力變化，隨后的最大應力出現在導線第二次伸展的時候。該團隊研究面板的形狀、位置和附件數量，從而降 低應力，并將結果應用到設計中，加快設計周期，降低試驗成本。

              幾個部件的組合

              另一個分析案例是更復雜組件的分析，如加濕空氣凈化器的水箱，這是由幾個部件組合而成，各個部件之間相互連接。ABS蓋連接在水箱軸上，并用螺釘固定，因此當容器裝滿水后，聚丙烯制成的立腳可能受到自身重量的影響而轉動。水箱完全裝滿以防止水的晃動，測試的跌落高度分別為1米和0.6米來模擬手提著水箱的高度，以及0.1米來模擬水箱放下的高度。

              分析顯示，從1米跌落的沖擊導致立腳斷開。在0.1米時，立腳幾乎全部斷開。工程師修改了立腳的形狀以避免斷開和損壞，然后將其結果應用到設計中縮短評估周期，降低了生產成本。

              裝配產品

              更復雜的分析是一個完整的裝配產品，如多種部件組成的桌面加濕器。跌落高度為80里米，符合測試標準的規定，加濕器分別以45°、135°和225°角度跌落。在45°時跌落的時候，最大應力出現在連接面板和框架的孔上。在135°跌落的時候，水箱固定夾產生了一個巨大應力。該團隊修改了夾子的形狀，并且找到了減少部件厚度和重量的方法，然后利用這些結果來縮短評估時間，降低試制產品和材料的成本。此外，由高速攝像機拍攝的一款量產的試制產品跌落測試視頻和由仿真分析生成的動畫匹配度相當好，都顯示了水箱彈出、過濾蓋飛離的過程。

              包裝產品

              松下的虛擬分析流程中的最后階段是分析一個包裝產品的跌落測試。在這個例子中是一個邊長為250毫米的立方體，大多數部件由樹脂組成，包裝材料是硬紙板。產品從80厘米的高度跌落，根據不同緩沖材料的彈性系數進行了多次分析，直到和物理測試所獲得的沖擊加速度一致。分析表明，緩沖材料的初始布局可能會導致部件之間的接觸而破損。該團隊發現，通過去除支撐管的包裝部分，可以避免破損。產品的物理測試也顯示了和初始布局類似的損壞，因此公司開始大量生產合適的緩沖材料。這樣的分析和改進降低了產品及包裝材料的成本，加快產品投入市場。                                                                   

    結論 

    2010年的首次測試以來，松下公司在產品開發中普遍利用AltairHyperWorks進行跌落測試分析。“RADIOSS可以輕 松對部件之間進行接觸定義，其仿真結果也非常可靠，”Ogata說，“除此之外，新版的HyperMesh在建模操作上有了新的改進。我們將在未來擴大使用HyperWorks，以提高我們在虛擬研究和評估領域的分析技術。”  

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