电子设备外壳功能性振动试验及其应用

参照MILS-STD-810G中方法516.5的测试标准，理解电子设备外壳遭遇功能性振动试验时的性能，如图2-1所示。一般而言，该测试用于辅助评估零部件在冲击载荷下的物理完整性、连续性和功能性。参考的测试要求冲击载荷在三个独立的正交轴方向都加载。

本章中的线性动态分析将在全局X轴的正向加载典型的冲击脉冲载荷。

请注意，MILS-STD-810G中方法516.5一般情况下并不接受典型的冲击脉冲载荷，除非它能显示其数值并接近真实情形。同时，典型的冲击载荷必须沿着三个主要正交轴的正负两个方向都单独加载。

图2-1 电子设备外壳

操作步骤

步骤1 打开装配体文件

打开文件夹Lesson02\CaseStudies\Electronic Enclosure下的文件“Electronic_Assembly”。

步骤2 配置

确保激活的配置为Default。

步骤3 单位

验证【压力/应力】和【长度/位移】对应的单位分别为N/mm^2（MPa）和mm。

步骤4 定义算例

定义一个【线性动力】/【模态时间历史】算例，命名为“Full model”。

步骤5 爆炸显示装配体

步骤6PCB壳体

“Base”和“Cover”都是钣金特征，没有必要过多关注它们的定义，如图2-2所示。

用户应该验证的是二者都指定了材料【1060合金】。将“PCB”零部件的底面定义为壳体，指定【薄】壳的类型，并在【抽壳厚度】中输入0.75mm，确保对“PCB”壳体指定了材料PCBFR-4。

步骤7 指定材料

对零部件“Cap”和“Chip”分别指定材料【铜】和【陶瓷】，如图2-3所示。

图2-2 钣金特征

图2-3 指定材料

提示

在本算例中，将这两个零部件作为实体对象进行模拟，此方法适用于简单的模型，这些非结构化零部件上的网格划分并不会导致性能下降。

步骤8 指定接触

设置顶层的零部件接触（全局接触）为【运行贯通】。

步骤9PCB对应Chip和Cap的接触

在“Chip”、“Cap”和“PCB”之间指定【接合】的接触，如图2-4所示。

步骤10Cover对应Base的接触

在“Cover”的螺栓开口和“Base”之间指定【接合】的接触，如图2-5所示。

图2-4 指定接触（一）

图2-5 指定接触（二）

提示(www.xing528.com)

在【组1的面、边线、顶点】选择框中，选择“Cover”的螺栓开口圆柱面，并在【组2的面、边线】选择框中指定“Base”的面，如图2-6所示。

在另一侧指定相同的接触。

图2-6 指定接触（三）

步骤11PCB对应Base的接触

在“PCB”和“Base”之间指定【接合】的接触，如图2-7所示。

图2-7 指定接触（四）

步骤12 定义夹具

对“Cover”和“Base”上的8个螺栓开口指定【固定几何体】的夹具，如图2-8所示。

图2-8 定义夹具

提示

使用“Cover”和“Base”上的螺栓孔圆柱面。

步骤13 取消爆炸显示装配体

步骤14 划分网格

生成【草稿品质网格】并指定单元的【整体大小】为8.85mm，使用【标准网格】进行划分，如图2-9所示。

图2-9 划分网格

步骤15 运行25个模式的频率分析

步骤16 共振频率

列举共振频率，如图2-10所示。观察到没有出现零值，表明所有接触都得到了反馈，而且模型中不存在刚体模式。

步骤17 列举质量参与因子

列举【质量参与】因子，如图2-11所示。

图2-10 列举模式

图2-11 质量参与（一）

经观察发现，在主要振动方向并未达到推荐的数值0.8，X分量的数值只有0.61（分析沿X方向的冲击响应），因此，需要提高模式的数量，例如，取数值为65。

步骤18 提高模式数量，然后重新运行频率分析

将所需模式的数量提高至65，然后重新运行这个频率分析。

步骤19 重新列举质量参与因子

重新列举【质量参与】因子，如图2-12所示。

沿X方向的总和值上升至0.66，这仍然低于推荐的数值0.8。

图2-12 质量参与（二）