在手机研发过程中，跌落性能是决定产品可靠性与用户口碑的关键指标。传统实体跌落测试不仅消耗大量物料、占用设备工时，还难以捕捉内部结构的瞬态力学响应。而基于有限元分析的跌落仿真技术，能大幅减少 70% 以上的实体测试次数，显著缩短研发周期。
FastCAE团队基于 FastCAE 生态版底座，集成开源显式动力学求解器 OpenRadioss，打造了完整的动力学分析软件------FastCAE-OpenRadioss。该软件可精准模拟手机跌落全过程，生成直观的力学响应数据，且已开源助力国产软件发展。今天，我们就为大家带来该软件手机跌落仿真的详细操作指南，兼顾专业性与实操性，助力工程师高效开展研发工作。
图1 案例简介
一、核心操作流程
1导入几何模型：筑牢仿真基础
仿真的第一步是导入精准的几何模型，软件支持多种主流格式，操作简单高效：
****▶操作路径：
点击菜单栏【File】→【Import Geometry】，选择目标手机几何文件。
****▶格式支持：
兼容 * brep、*stp、*step、*igs、*iges 等常用格式，满足多数三维建模软件的输出需求。
▶ 关键提示：
导入后需核对模型完整性，确保屏幕、中框、电池等核心部件无缺失，为后续分析奠定基础。
图2 导入几何模型
2网格划分：平衡精度与效率
网格质量直接影响仿真结果的准确性，软件提供灵活的网格生成方案：
****▶操作路径：
点击菜单栏【Mesh】，进入网格设置界面。
****▶网格类型：
支持三角形、四边形（面网格）及四面体、六面体（体网格），可根据部件复杂度选择。
****▶拓展功能：
支持直接导入 bdf 格式外部网格文件；集成开源网格划分引擎 Gmsh，后续将新增商用引擎 MeshGems，适配不同用户需求。
****▶实操技巧：
对屏幕边角、中框接口等应力集中区域，可适当减小网格尺寸，提升计算精度。
图3 网格划分
3材料设置与赋予：还原真实力学特性
合理定义材料参数是仿真可靠的核心，软件支持多种材料模型与批量操作：
▶ 操作路径：
点击菜单栏【Property】→【Material】，或通过属性树创建材料。
▶ 材料模型选择：
玻璃部件：
选用各向同性线弹性材料（/MAT/LAW1），关键参数包括密度 2.5e-09、弹性模量 70000、泊松比 0.3。
铝合金中框：
采用 Johnson-Cook 弹塑性材料模型（/MAT/LAW2），需设置屈服强度 300、极限抗拉强度 500、延伸率 0.12 等参数。
▶ 高效赋材：
单个部件可在 Assembly 树中选中后指定材料；多个部件可通过左键框选 + 右键【Set Material】实现批量赋予，提升操作效率。
图4 设置材料类型
图5 材料参数
图6 材料赋予
4属性设置与赋予：定义部件力学属性
通过属性设置明确部件的结构特性，确保仿真符合实际工况：
▶ 操作路径：
点击菜单栏【Property】→【Property】，选择实体属性（/PROP/TYPE14）。
▶ 关键参数：
默认选择全几何非线性应变公式，设置数值阻尼 0.1，积分点数量 1 个，其余参数保持默认即可满足常规跌落仿真需求。
▶ 批量赋值：
与材料赋予逻辑一致，支持多部件框选批量设置属性，减少重复操作。
图7 属性类型
图8 属性参数
图9 属性赋予
5刚性墙设置：模拟跌落接触面
刚性墙用于模拟地面等跌落接触面，软件提供两种常用类型：
▶ 操作路径：
点击菜单栏【Analysis】→【Create Rigid Wall】。
▶ 类型选择：
手机跌落仿真通常选择 "平面" 类型（/RWALL/PLANE），命名为 RigidWall-1，用于模拟水泥地、木地板等平整接触面。
▶ 参数说明：
无需额外调整其他参数，默认设置即可满足常规场景需求。
图10 刚性墙设置
6重力设置：还原真实受力环境
重力是跌落过程的核心载荷之一，需准确设置方向与大小：
▶ 操作路径：
点击菜单栏【Analysis】→【Create Gravity】。
▶ 关键参数：
重力方向设为 Y 轴负向（与跌落方向一致），数值设置为 9800（单位：mm/s²），施加对象为整个手机模型（Node Group 选择全局）。
▶ 注意事项：
参数单位需与几何模型单位保持一致（本例中几何尺寸单位为 mm），避免因单位混淆导致结果偏差。
图11 重力设置
7初始速度设置：模拟跌落冲击速度
通过初始速度模拟手机跌落时的瞬时冲击状态，替代长距离自由落体计算：
▶ 操作路径：
点击菜单栏【Analysis】→【Create Initial Field】。
▶ 参数设置：
速度类型选择平移（TRA），方向沿 Y 轴负向，数值设为5424.94mm/s，作用对象为整个手机模型（Set 选择全局）。
▶ 设置逻辑：
该速度等效于手机从特定高度跌落的触地速度，可根据实际测试需求调整数值。
图12 初始速度设置
8绑定设置：确保部件连接可靠性
模拟手机内部部件的装配关系，避免仿真过程中出现部件分离：
▶ 操作路径：
点击菜单栏【Analysis】→【Tie】，创建绑定约束（/INTER/TYPE2）。
▶ 关键参数：
主表面（Main Surface）选择固定部件接触面，次节点组（Secondary Node Group）选择待绑定部件，搜索距离保持默认，勾选节点删除功能（阈值 1000）。
▶ 应用场景：
适用于屏幕与中框、电池与壳体等需要紧密连接的部件，确保仿真中连接关系与实际产品一致。
图13 绑定设置
9求解与后处理设置：平衡计算效率与精度
合理设置求解参数，在保证结果准确的前提下提升计算速度：
▶ 求解设置：
点击菜单栏【Solve】→【Solve Setting】，设置计算时间为 0.0001s（足以覆盖手机触地到反弹的完整过程）。
▶ 结果输出设置：
点击【Solve】→【Result Request】，设置动图输出频率1e-5s/ 帧，输出位移、速度、加速度、应力四项核心结果，为后处理分析提供全面数据。
图14 求解设置
图15 输出设置
10求解与后处理：可视化分析结果
完成所有设置后即可启动求解，软件自动生成可视化结果：
▶ 启动求解：
点击菜单栏【Solve】→【Start Solver】，求解日志实时显示在软件下方窗口，可监控计算进度与是否出现异常。
▶ 后处理功能：
3D 可视化：
自动跳转至后处理界面，通过位移云图、应力云图直观查看手机各部件的变形与受力分布。
2D 曲线分析：
生成内能、速度、加速度等随时间变化的曲线，量化分析跌落过程中的力学响应峰值。
动画输出：
支持导出跌落全过程形变动画，清晰展示手机触地、变形、反弹的完整流程。
图16 后处理云图
图17 后处理曲线
11全流程操作视频
手机跌落仿真
二、核心优势与价值
**1.定制开发：**支持面向特定应用场景的持续定制与功能扩展，满足个性化仿真需求。
**2.结果精准：**依托 OpenRadioss 求解器，精准捕捉结构在冲击、碰撞、跌落等场景下的瞬态力学响应，为结构设计与优化提供可靠依据。
**3.开源免费：**基于国产开源架构，显著降低企业仿真软件采购成本，助力国产工业软件生态构建与普及。
**4.操作便捷：**采用流程化设计，结合批量操作功能，大幅降低显式动力学仿真学习门槛，有效提升研发效率。
通过上述流程，用户可借助 FastCAE-OpenRadioss 完成手机跌落仿真的全流程分析。该软件能够替代大量实体测试，准确识别屏幕、中框等关键部件的结构薄弱点，为提升手机抗摔性能提供科学指导。
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