跌落實驗的案例
電子元器件需要做跌落實驗的常見場景
電子元器件是否需要做跌落實驗，取決于其應用場景、行業標準以及產品可靠性要求。總體來說，多數電子元器件在生產、運輸或使用過程中可能面臨跌落風險，因此跌落實驗是評估其可靠性的重要手段之一。
一、需要做跌落實驗的常見場景
1、終端產品的配套元器件
用于消費電子（如手機、筆記本、智能手表）、汽車電子、醫療器械、工業設備等終端產品的元器件，通常需要通過跌落實驗。因為終端產品在運輸、使用中可能發生意外跌落，而元器件的穩定性直接影響產品整體功能。例如：手機中的芯片、電容、連接器，汽車傳感器，醫療設備中的精密電阻等，都需要驗證跌落時是否會出現焊點脫落、結構損壞、性能失效等問題。
2、包裝運輸環節的可靠性驗證
即使元器件本身結構堅固，其包裝后的整體抗跌落能力也需要測試。特別是批量運輸時，包裝是否能保護元器件免受跌落沖擊，是制造商和物流環節的重要考量。例如：集成電路（IC）的托盤包裝、電阻電容的編帶包裝，需要通過跌落實驗確保運輸過程中元器件不會因碰撞、掉落而損壞。
3、符合行業標準或法規要求
許多行業有強制或推薦性標準，明確要求元器件通過跌落實驗：
消費電子：如 IEC、UL 標準中，對便攜式設備的元器件有跌落測試要求；
汽車電子：ISO 標準中，對車載元器件的抗沖擊（包括跌落模擬）有嚴格規定；
航空航天：軍用標準（如 MIL-STD）中，元器件需通過極端環境下的跌落測試。
二、跌落實驗的核心目的
驗證結構完整性：如焊點是否脫落、外殼是否開裂、引腳是否變形；
確保性能穩定性：跌落前后的電氣參數（如電阻值、電容容量、導通性）是否保持正常；
降低售后風險：提前發現潛在缺陷，避免終端產品因元器件失效導致退貨或安全事故。
展開 可靠性跌落測試，深圳可靠性跌落實驗室
跌落試驗又名“包裝跌落測試機”，為產品包裝后在模擬不同的棱、角、面于不同的高度跌落于地面時的情況，從而了解產品受損情況及評估產品包裝組件在跌落時所能承受的墮落高度及耐沖擊強度。從而根據產品實際情況及國家標準范圍內進行改進、完善包裝設計。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制成的平滑、堅硬的剛性表面。
80%的電子產品損壞大都來源于跌落碰撞，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沖擊試驗。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，使得試驗重復性很差。
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。相對于傳統的試驗方法，采用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征及現象。
4.邊界條件方便控制，仿真的可重復性好。
5.設計初期進行模擬可及早發現產品的特性，并減少問題的發生。
跌落試驗 程序通常情況如下步驟：
1、試驗前樣板的準備。
2、試驗前須測試產品的功能、安全及外觀檢查,確定正常之后方可進行跌落試驗。
3、須按規定的方法包裝樣品（參照生產指令或規格書）,且配件不可漏放。
展開 揚聲器跌落仿真實驗
需要說明下：目前揚聲器跌落仿真只是在摸索中。模型和設定以及簡化未必非常合適。僅僅作為一個探究的方向。
另外還需要考慮如何能夠對照實際的跌落試驗進行驗證，找出揚聲器和音箱設計的薄弱環節，以及如何進行優化。仿真要與工程實踐相結合才有意義。
IphoneX的跌落——Workbench Explicit ￥20
iponeX的跌落
iphoneX跌落實驗還是很讓人心疼的，但是我們 可以通過數值仿真對整個跌落過程進行仿真。首先建立iphoneX的模型，由于本人沒錢買，也更不會拆，所以就按照大概尺寸，結構進行一次跌落方陣。模型進行了清理和優化，保證能夠計算下去，當然真實的仿真應該會更加復雜，但是原理應該是一樣的。
iphone的模型：
跌落過程中屏幕材料的破壞情況：
設置材料失效侵蝕的情況L：
整體模型的結構，跌落過程中地板上有石子
應用ANSYS/LS-DYNA進行電視機抗跌落分析
【論文摘要】采用ANSYS/LS-DYNA的結構動力分析功能，對21英寸彩色電視機連帶外包裝的跌落過程進行模擬，得到結構的瞬態動力響應。清晰展示了不同部件的應力、變形隨時間的變化，給出泡末的吸能率及玻殼的加速度曲線等重要參數。結果表明電視機前殼底部及內部支撐塑性應變較大，為損傷及破壞的危險區域，應采取加強措施。同時，此模型中采用的網格劃分、聯接及接觸定義、求解控制等方法可用于其它型號的電視跌落分析。
電視機在行業規定的跌落測試或運輸、裝卸及使用過程中結構可能發生破壞。在工業發達國家，傳統的跌落實驗越來越多地由計算機模擬技術完成，極大提高了企業研發能力和產品競爭力。在我國，電視產業的發展極具規模，采用高技術是必然趨勢。
此計算工作是模擬21英寸電視整機連帶外包裝在跌落過程中結構的動態響應，將不同部件（或結構、聯接等）在不同時刻的變形、受力狀態、破壞機理清晰展示，給設計工程師提供結構改進及包裝設計的理論依據。在用ANSYS/LS-DYNA對彩色電視機進行抗跌落性能分析中，幾何模型包括整機各個部件，即前殼、后殼、玻殼、喇叭、喇叭支架、PCB板及外包裝（上下泡末、紙箱）等。如圖1所示。
圖1 電視機模型
LS -DYNA的計算結果及后處理可提供整體結構或任何一點的動態響應。例如整體對地面的沖擊力、整體能量變化、泡末對能量的吸收、整個結構的受力變化等；一點的信息包括某位置的應力、變形隨時間的變化或玻殼質心的加速度響應等。除此之外，還可給出各個接觸界面的接觸能、接觸力的隨時間變化曲線等。
展開 Abaqus求解器類型應該如何選擇 衡祖仿真
Abaqus/Explicit 特別適用于分析瞬態動力學問題，例如：手機和其他電子產品的跌落實驗，彈道沖擊和汽車子系統的沖擊等。基于表面的流體空腔可用模擬填充了流體的結構，包括結構變形與內部液體或氣休壓力的耦合分析，如安全氣囊展開分析。
Abaqus/Explicit 處理接觸問題和其它非線性的能力使其成為求解許多非線性準靜態問題有效工具，如制造過程（如高溫金屬軋制和扳金沖壓）和能量吸收裝置緩慢擠壓過程的模擬。
Abaqus/Explicit 中的自適應網絡功能使之能夠模擬大量的材料發生嚴重變形的問題，例如金屬成型的問題。聲學功能提供瞬態聲固耦合分析，例如潛水艇在沖擊載荷作用下的響應分析以及沖擊載荷在水下傳播。聲學分析的功能與模擬氣泡載荷、流體的空化和有無海床對液體表面的影響等功能有機結合。
總結：
Abaqus/Standard 求解器是一個強大的通用求解器，可用于從靜態問題到動態問題的各種分析。而Abaqus/Explicit 求解器是一種更專業的工具，它特別適用于涉及復雜接觸的高度不連續的短期動態非線性情況，也適用于涉及材料失效和結構剛度突然變化的問題。因此，如果您正在處理靜態問題，例如尋找桌子腿的應力，或平滑動態問題，隱式求解器很可能是更好的選擇，但如果您正在分析具有大量接觸交互，例如手機跌落測試或車禍，那么 Explicit 則是更好的選擇。
展開 關于ABAQUS你了解多少？
Abaqus/Explicit 適用于分析瞬態動力學問題，例如，手機和其他電子產品跌落時跌落實驗，彈道沖擊，汽車系統和新能源汽車電池包的沖擊及跌落分析等。基于表面的流體空腔可用于模擬填充了流體或氣體的結構。包括結構變形與內部液體或氣體壓力的耦合分析，如安全氣囊展開分析。
Abaqus/Expicit高效處理接觸問題和其他非線性的能力，使其成為求解許多非統性準靜態問題的有效工具，如制造過程（如高溫金屬軋制和鈑金沖壓）和能量吸收裝置緩慢擠壓過程的模擬。
Abaqus/Standard、Abaqus/Explicit的聯合仿真（Co-Simulation）
“Abaqus”可將整體模型中不同響應形式的兩部分模型分別定義成Standard和Explicit形式，在分析過程中兩個求解器之間不斷地相互傳遞數據，因此不需過多地簡化模型就可以準確并有效地模擬大規模的復雜模型。Abaqus/ Standard、Abaqus/Explicit可以完全在Abaqus/CAE中完成。應用實例:整車分析中 Car Body和Suspension Connectors使用Standard求解器分析，Wheel 和Tire使用Explicit 求解器分析。
Abaqus/ATOM
包括優化方法:拓撲優化、形狀優化、鈑金件厚度優化、鈑金件加強筋優化。都支持接觸，幾何非線性和材料非線性。一般通過5-50次設計循環將獲得滿意結果，優化后的幾何模型還可以通過Abaqus/CAE導出為STL文件或者INP 文件，供設計使用。
其他模塊Abaqus/Design
Abaqus/Design是一個可選擇的附加產品，用于設計靈敏度[DSA]。
展開 《LS-DYNA動力分析指南》
169
12.1為什么要進行跌落仿真分析 169
12.2跌落實驗和仿真所關心的設計問題 169
12.3跌落仿真分析在設計流程中的應用 170
12.4LS-DYNA進行跌落仿真分析的一般步驟 170
12.4.1前處理 170
12.4.2遞交求解 176
12.4.3后處理 177
12.5某型掃描儀的跌落分析示例 180
12.5.1幾何模型的建立 180
12.5.2 載荷、初始條件 180
12.5.3 單位系統 180
12.5.4 有限元網格劃分 181
12.5.5有限元模型規模 181
12.5.6定義聯接和接觸 181
12.5.7 材料模式和參數 181
12.5.8 計算方案 181
12.5.9方案一計算結果及分析 183
12.5.10方案二計算結果及分析 187
12.5.11 結論和建議 190
12.5.12附錄 191
第十三章 熱分析和熱固耦合分析 231
13.1 LS-DYNA求解熱問題所涉及到的關鍵字 231
13.2進行熱分析和熱固耦合分析的步驟 231
13.2.1 LS-DYNA激活熱分析的關鍵字 231
13.2.2定義材料熱性參數 231
13.2.3定義熱邊界條件 233
13.2.4定義熱初始條件 233
13.3.5定義熱生成率 233
13.2.6定義熱接觸 233
13.2.7控制熱求解器相關參數 234
13.3軸對稱熱擠壓問題示例 235
第十四章 沖壓成型分析 244
14.1前言 244
14.2沖壓成型相關參數的設置 244
14.2.1載荷的確定 244
14.2.2殼單元公式的選擇 246
14.2.3材料模式的選擇 246
14.2.4接觸的選擇 248
14.2.5模具的運動控制 249
14.2.6壓邊的加載 249
14.2.7自適應網格劃分 250
14.2.8拉延筋 250
展開 『原創』申請兌換《LS-DYNA動力分析指南》
169
12.1為什么要進行跌落仿真分析 169
12.2跌落實驗和仿真所關心的設計問題 169
12.3跌落仿真分析在設計流程中的應用 170
12.4LS-DYNA進行跌落仿真分析的一般步驟 170
12.4.1前處理 170
12.4.2遞交求解 176
12.4.3后處理 177
12.5某型掃描儀的跌落分析示例 180
12.5.1幾何模型的建立 180
12.5.2 載荷、初始條件 180
12.5.3 單位系統 180
12.5.4 有限元網格劃分 181
12.5.5有限元模型規模 181
12.5.6定義聯接和接觸 181
12.5.7 材料模式和參數 181
12.5.8 計算方案 181
12.5.9方案一計算結果及分析 183
12.5.10方案二計算結果及分析 187
12.5.11 結論和建議 190
12.5.12附錄 191
第十三章 熱分析和熱固耦合分析 231
13.1 LS-DYNA求解熱問題所涉及到的關鍵字 231
13.2進行熱分析和熱固耦合分析的步驟 231
13.2.1 LS-DYNA激活熱分析的關鍵字 231
13.2.2定義材料熱性參數 231
13.2.3定義熱邊界條件 233
13.2.4定義熱初始條件 233
13.3.5定義熱生成率 233
13.2.6定義熱接觸 233
13.2.7控制熱求解器相關參數 234
13.3軸對稱熱擠壓問題示例 235
第十四章 沖壓成型分析 244
14.1前言 244
14.2沖壓成型相關參數的設置 244
14.2.1載荷的確定 244
14.2.2殼單元公式的選擇 246
14.2.3材料模式的選擇 246
14.2.4接觸的選擇 248
14.2.5模具的運動控制 249
14.2.6壓邊的加載 249
14.2.7自適應網格劃分 250
14.2.8拉延筋 250
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12.1為什么要進行跌落仿真分析 169
12.2跌落實驗和仿真所關心的設計問題 169
12.3跌落仿真分析在設計流程中的應用 170
12.4LS-DYNA進行跌落仿真分析的一般步驟 170
12.4.1前處理 170
12.4.2遞交求解 176
12.4.3后處理 177
12.5某型掃描儀的跌落分析示例 180
12.5.1幾何模型的建立 180
12.5.2 載荷、初始條件 180
12.5.3 單位系統 180
12.5.4 有限元網格劃分 181
12.5.5有限元模型規模 181
12.5.6定義聯接和接觸 181
12.5.7 材料模式和參數 181
12.5.8 計算方案 181
12.5.9方案一計算結果及分析 183
12.5.10方案二計算結果及分析 187
12.5.11 結論和建議 190
12.5.12附錄 191
第十三章 熱分析和熱固耦合分析 231
13.1 LS-DYNA求解熱問題所涉及到的關鍵字 231
13.2進行熱分析和熱固耦合分析的步驟 231
13.2.1 LS-DYNA激活熱分析的關鍵字 231
13.2.2定義材料熱性參數 231
13.2.3定義熱邊界條件 233
13.2.4定義熱初始條件 233
13.3.5定義熱生成率 233
13.2.6定義熱接觸 233
13.2.7控制熱求解器相關參數 234
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第十四章 沖壓成型分析 244
14.1前言 244
14.2沖壓成型相關參數的設置 244
14.2.1載荷的確定 244
14.2.2殼單元公式的選擇 246
14.2.3材料模式的選擇 246
14.2.4接觸的選擇 248
14.2.5模具的運動控制 249
14.2.6壓邊的加載 249
14.2.7自適應網格劃分 250
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展開 ANSYS WORKBENCH 聯合 LS-DYNA仿真教程（一）
有了這個基礎我們就可以做一些有意思的仿真了，比如跌落仿真，只是在這個基礎上加一個重力約束就行。簡單做了一個球和圓柱跌落彈起的仿真。通過這種方法可以做手機殼、玻璃等跌落仿真實驗。
圖5 跌落動圖
電子行業跌落試驗機應用解析：從手機到耳機的抗摔檢測與解決方案
對于智能手機（尤其是折疊屏）、TWS耳機及平板電腦而言，跌落導致的售后問題已成為廠商利潤率的最大殺手。
折疊屏的“鉸鏈焦慮”：根據市場反饋，折疊屏手機的內屏漏液、鉸鏈異響是售后重災區。一旦因跌落導致鉸鏈變形，維修費用往往高達數千元。傳統的直線跌落無法模擬折疊屏在展開狀態下邊角先著地的復雜力學場景。
TWS耳機的“輕量化悖論”：耳機體積小、重量輕，用戶極易在佩戴或取放時失手跌落。由于其內部結構高度集成（如紐扣電池、微細線材），微小的高度跌落可能導致音質異常或連接中斷，但外觀卻無任何痕跡，導致NDF（無故障發現）比例高。
標準嚴苛化：隨著GB/T 4937.40-2025等新國標的即將實施（2026年7月），行業對板級跌落測試提出了更精細的應變測試要求，不僅要求“不壞”，更要求“內部微損傷可測”。
二、 抗摔檢測全流程解析
為了精準還原日常使用中的意外跌落，實驗室測試必須遵循一套極為嚴謹的流程。以下是針對手機與耳機的標準化作業流程：
1. 試樣準備：模擬真實“裸機”狀態
狀態設定：測試樣機必須處于工作狀態。手機需插入SIM卡（模擬重量）、開機并播放音樂或視頻（檢測跌落中是否死機）；TWS耳機需保持在充電盒中并處于藍牙連接播放狀態。
表面處理：為了模擬極限使用環境（如不帶保護殼），屏幕及外殼表面需清潔干凈，但為了評估“微劃痕”對結構強度的影響，有時會進行特定的人工磨損預處理。
折疊屏特定準備：需分別測試展開態（180°）、折疊態 及 半開態（如筆記本模式），因為不同形態下整機的剛度分布完全不同。
2. 試驗參數設置：高度、角度與“跌落面”
這是測試的核心環節，設置是否合理直接決定了產品能否通過驗收。
跌落高度：
手機/平板：通常標準為 1.0m - 1.5m。
展開 沃爾沃汽車公司使用Digimat短纖維增強塑料的材料模型
該評估項目帶來了很多好處：
使用Digimat模型并考慮注塑過程的局部各向異性，準確預測增強塑料的響應
多種FEA分析的能力：靜態與動態失效
用一個獨特的多尺寸材料模型可和多種有限元求解器耦合使用的靈活性
對材料進行早期校準
解決辦法
? 通過試件有限的實驗數據校準，可以生成局部各向異性Digimat材料模型。注塑仿真使用Moldflow進行，將生成的纖維方向映射到結構網格。
? 最終的FE模型可以撲捉材料的各向異性特性，其依賴于當前結構網格的單元上的局部纖維方向。
結果/優點
? 已經證明動態和準靜態載荷類型的預測準確性。
? 已展示了與不同的隱式和顯式有限元求解器的可用性。
? 已根據有限可用的測試數據，擬合出Durethan BKV 30（PA6 GF30）的Digimat參數。
? 計算性能
*完全碰撞工況仿真（行人）
- 使用局部各向異性Digimat材料代替各向同性的碰撞有限元材料，可接受地增加了3-5%的計算成本。
*車輛靜態強度工況模擬
- 部件中使用局部各向異性Digimat代替各向同性的Abaqus模型，減少了計算成本。
結果與測試的有效性/相關性評估
選用沃爾沃新XC90模型前端模塊的試制版本進行這次評估。模型分別施加6種工況。
? 4個前端模塊
? 準靜態3點對稱和非對稱彎曲
? 動態對稱和非對稱跌落測試
? 2個整車：行人碰撞、靜態強度
? 僅從前端模塊模型上獲取的仿真結果已和實驗數據進行了比較。圖1和2中結果表明，以Digimat局部向異性材料模型進行的動態和準靜態的剛度、強度工況的仿真預測是良好的。
圖1：動力非對稱跌落測試：和實驗相比，LS-Dyna使用的Digimat材料模型的耦合分析準確地獲取前端模塊中的能量耗散。
展開 不同沖擊速度及沖擊方式對薄壁不銹鋼鋼管材料沖擊的影響仿真
不同沖擊速度及沖擊方式對薄壁不銹鋼鋼管材料沖擊的影響仿真
1仿真背景
眾所周知，基于各種動力學仿真軟件進行沖擊與跌落的仿真實驗一直備受重視。而對于薄壁鋼管材料的沖擊仿真實驗由于沖擊速度與沖擊方式不同，便會帶來差異化結果。因此，針對不同的工況，需要合理采取不同的沖擊方式設置，以期得到合理的結果。本文旨在建立恒定式沖擊速度、正弦式交變沖擊速度、三角波式沖擊速度、鋸齒波沖擊速度及矩形波沖擊速度5種不同沖擊速度及方式對鋼管的沖擊仿真模型，為沖擊仿真實驗提供理論參考。
2模型建立
薄壁鋼管的截面是矩形的對稱面，因此本文建立矩形薄壁鋼管的四分之一軸對稱模型，薄壁鋼管采用shell單元，不銹鋼材料選用各向同性材料本構，設置沙漏能以控制整體的能量平衡設置。不銹鋼的四分之一模型在ANSYS/LSDYNA中建立，模型的前處理也在其中完成，在完成前處理后生成K文件，分別在LSPP中進行后處理及載荷曲線的設置。不銹管的四分之一模型如圖1所示。
圖1不銹管的四分之一模型設置
3沖擊速度的影響
在分析沖擊方式對不銹管變形的影響前，需要考慮沖擊速度對其影響。不同的沖擊速度勢必會導致的不同的變形。因此本文首先建立了三種不同的工況，沖擊速度分別為50m/s、100m/s、150m/s。從較低速度到一個較高速度的過渡來分析不銹管的變形情況。圖2給出了3種不同工況下沖擊完成后不銹管的變形情況。可以看出：沖擊速度小不銹管的變形小，沖擊速度的增大會導致變形增大，在大沖擊下不銹管的變形程度可以看成是小沖擊下變形的累積。因此可以得出沖擊速度是造成不銹管變形的主要原因，不同的沖擊速度大小可以看成是小沖擊速度的不斷累積對不銹管的破壞。
圖2不同工況下沖擊完成后不銹管的變形情況
4幾種不同的沖擊方式
沖擊方式的定義是通過定義不同的載荷曲線來實現的。
展開 Altair SimLab顯著提升電子產品跌落仿真效率
而電子產品整機跌落仿真是其中一種常見的仿真類型。
通過跌落仿真，可以在設計早期查看結構的變形和損傷，以趕在開模之前對結構進行合理的優化：
跌落前后結構對比
跌落仿真與實驗結果對比
跌落仿真設置過程-仿真工程師曾經的“痛苦源泉”
然而整機跌落仿真設置本身卻曾經是仿真工程師的“痛苦源泉”——由于需要考慮整機所有部件（除了小部分簡化）的結構和材料，通常模型十分復雜，對仿真工程師來說，是最不愿意面對的仿真任務：
這其中，需要耗費大量的仿真工程師幾何清理和網格調整的時間，很多時候還需要和結構設計工程師進行反復的幾何調整溝通。而網格劃分的質量不僅會直接影響計算時間，更讓人崩潰的是，很可能因為某個網格的質量較差，在計算過半，已經花費了大量等待時間后，會忽然出現因為網格畸變而 abort 的結果，并且網格的調試也沒有明確的方法，只能不斷耗費大量的計算時間以期待獲得好的結果。
在一些比較標準的部件上，還可能通過經驗的積累，形成通用的網格模版，然而消費類電子產品迭代快，外形和整體設計的變化都很大，很難形成比較通用的模版，并且往往有很多小特征，例如拔模角，小臺階，熱鉚柱，小縫隙等等，給模型簡化和網格劃分都帶來很大的困難。
但另一方面，例如耳機等消費類電子產品通常并不要求劃分六面體網格，因為這的確很難做到，只需要劃分高質量的四面體單元即可，因此 SimLab 提供的方便易用的幾何簡化功能，和高效的四面體網格劃分技術十分適用。
SimLab - 方便易用的簡化功能
SimLab 提供了快速的幾何簡化功能，這使得仿真工程師可以自行快速批量處理小圓角，小臺階以及簡化電子元器件和螺紋等。大大節約了和結構設計師之間的溝通成本，以及結構工程師的工作量。
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