电视机在运输、装卸、使用过程中可能发生破坏，为满足安全性及可靠性，必须按国家标准进行一系列检测，整机跌落试验是产品测试的重要环节。工业性试验必须是在样机完成后才能实施，并且耗费物力和人力，只能得到有限的信息，很难检测到产品内部的冲击特性。通过使用仿真模拟跌落可以和产品开发同步进行，缩短设计周期，观测到内部零件的变化过程，从而提出衬垫包装设计的理论依据和设计准则，同时查看整机内部零件是否会发生损坏，防患于未然。

 

首先是对模型的离散，本例是一款 55 寸液晶电视，在模型离散处理中机壳及内部支架采用壳单元，衬垫使用体单元，屏简化为刚体。模型中包含壳单元数量为 97095，体单元数量为18382。

 

 

图 1 整体离散模型

 

 

图 2 内部离散模型

 

跌落方案：一角、三棱、六面

目的：制定衬垫设计准则

使用工具：有限元软件 ABAQUS/Explicit 模块

边界条件：大地设为刚体，约束所有自由度

加载载荷：根据跌落标准，赋予整机模型速度

跌落工况：前面

 

 

图 3 跌落前面，右侧衬垫变形前后对比

 

 

图 4 跌落前面能量图

 

从能量图看总能基本守恒,衬垫吸收了总能量的大约 44.1％跌落工况：后面

 

 

图 5 跌落后面能量图

 

后面跌落高度比其他面低 100mm,所以总能量较其他面低.从能量图看总能基本守恒,衬垫

吸收了总能量的 50.8％。

 

跌落工况：前下棱

 

图 6 跌落前下棱右衬垫变形前后对比

 

 

图 7 跌落前下棱能量图

 

从能量图看总能基本守恒,衬垫吸收了总能量的 14.8％。

跌落工况：角部

 

 

图 8 角部跌落右下角和左上角跌落前后变形比较

 

 

图 9 角部跌落能量图

 

角部跌落过程中，碰撞和接触很复杂。

从能量图看总能基本守恒,衬垫吸收了总能量的 20.6％。

力的传递过程

 

 

图 10 力的传递过程

 

这是底部跌落中，力作用传递后壳的过程，与大地撞击后，力作用通过存放箱传到衬垫的三条加强筋，然后对与筋接触的后壳发生作用。

 

结论

1、产品质量×跌落高度∝抗压体积

质量和跌落高度直接决定整个系统的总能量，从以上跌落工况看，缓冲面积越大能量吸收的越多。

 

2、跌落中缓冲面积尽可能关于重心面对称分布

跌落过程中，物体沿着重心面向跌落方向运动，产生碰撞。如果重心面两侧缓冲不同，则会沿重心面发生反转，造成破环。

 

3、使用加强筋

加强筋因其形变充分，缓冲效果要好于肋板，外力从外向里传递，外筋效果好于内筋，在上例中下衬垫采用了内外加筋。

 

4、加强筋放置于产品本身结构较强位置

从力作用在跌落中的传递可以看到，一部分是产生变形吸收，另一部分传递相邻单元。

 

5、加强筋的数量由缓冲面积确定

 使用最小缓冲系数法求得缓冲面积和基本缓冲厚度。

 

资料来源：达索官方