Case

解析事例

携帯電話の落下試験とシミュレーション

2026.06.12

製品名
- Ansys LS-DYNA
カテゴリー
- CAE技術情報
産業分野別

Ansys LS-DYNA

1. 携帯電話の落下衝撃について事前考察

落下衝撃実験、落下衝撃解析、何がわかって何がわからないか？

基本的には加速度とひずみ量を測定するが試験体形状の制約より測定できるものと測定できる位置が決まります。
必要な箇所の必要な物理量が測定できることは稀なことなのです。

シミュレーションではどこまで解析可能か？

有限要素であれば節点や要素で計算値を得ることができます。得られる物理量は加速度、速度、変位、変形量、応力、ひずみなどがあります。
落下衝撃試験では落下姿勢のコントロールが大変重要なのですが非常に困難です。さまざまな試験状況で得た試験値と、理想化した解析値の比較をおこなう訳ですからそのままで比較することはあまり意味がありません。各々の数値には各々の状況があるのですからそこの整合性を考慮して（必要な処理をしてから）比較します。

解析に用いる材料物性値には何が必要か？

解析のために材料物性データ（降伏点以降も含めたS－S線図）は取得しておく必要があります。この材料物性データ（生データ）をAnsys LS-DYNA用MATデータに変換し解析に用います。
例えば樹脂やゴム材料について言えば

（1）　樹脂材料の高速引張試験とひずみ速度依存データの取得とデータ利用ノウハウが必要。
（2）　ゴム材料物性試験及び動粘弾性試験とデータ利用ノウハウが必要。
（3）　材料物性のAnsys LS-DYNA用MATデータに変換するノウハウが必要。
当社では上記（1）、（2）、（3）について有償サービスもおこなっております。ご興味ある方はお問合せください。

落下試験では何が重要となるのか？

（1）　落下姿勢制御を伴う落下衝撃試験のノウハウが重要。
（2）　加速度計測のノウハウが重要
（加速度計の取り付け方法、取り付け位置、計測データの処理方法、計測データの評価方法）
（3）　ひずみ計測のノウハウが重要
（ひずみ計の取り付け方法、取り付け位置、計測データの処理方法、計測データの評価方法）
当社では落下試験機を用いた製品の落下試験サービスをおこなっております。ご興味ある方はお問合せください。

Ansys LS-DYNAによる落下衝撃解析で何が必要か？

何を確認するための解析モデルであるかを明確にしていきます。
例えば以下のようなモデルがあります。

（1）　ヒンジ部の強度確認のためのモデル
（2）　液晶部分の破損を確認するためのモデル
（3）　アンテナ部位に発生する応力確認モデル
（4）　携帯内部の基板に実装されているチップのはがれ確認モデル

Ansys LS-DYNA

2. 材料強度物性試験（樹脂材料について）

樹脂材料の高速引張試験

ABS、PP、PE、等の材料について特性を以下に示します。

（1）ひずみ速度依存性
（2）脆性的特性
（3）延性的特性

Ansys LS-DYNAによる、これら特性を考慮できる構成則

相当応力のひずみ速度依存性
Cowper-Symons、スケーリングファクター、ひずみ速度に対する粘塑性定式化
MAT3、MAT19、MAT24、 MAT89
破壊応力あるいは破壊ひずみのひずみ速度依存性
MAT19、MAT105
損傷モデル
MAT81、MAT105

材料試験のシミュレーションによる検証

当社では材料引張試験で得られた試験値をAnsys LS-DYNA用MATデータに変換し、材料引張試験解析をおこないます。これにより試験値と比較しAnsys LS-DYNAMATデータの妥当性確認をおこないます。そしてこの妥当性の取れたMATデータを用いて落下衝撃解析をおこないます。

真ひずみ－真応力関係
スケールファクターによるひずみ速度依存性
ひずみ速度時刻歴

荷重－変位関係
引張速度　V=1.42m/sec
相当応力－相当塑性ひずみの比較
引張速度　V=1.42m/sec

Ansys LS-DYNA

3. 材料強度物性試験（ゴム材料について）

ゴム材料物性試験

引張試験・圧縮試験と動的粘弾性試験をおこないます。

Ansys LS-DYNAではゴム材の引張・圧縮特性は以下の数学的モデルを用います。
Mooney-Rivlinモデル（2パラメータモデル）
Ogdenモデル（多軸応力場・高ひずみ場に適応可能、6次項まで利用可能）
Ansys LS-DYNAではゴム材の動的粘弾性特性は以下の数学的モデルを用います。
せん断剛性に対するProny級数