晃动你的电子产品是不好的。一段时间后，它们往往会破裂。仿真可以预测电子产品的使用寿命，但需要做出许多决定。您需要了解振动的类型以及您最关心的组件，以便有效地使用仿真。

振动分析可能有点复杂，但希望本文能有所帮助。

继续讨论电子产品第二个最常见的故障原因……振动。

这是不稳定的事情，比如手机掉落、将计算机连接到汽车底盘或安装在电机上。

发现您的设备在测试过程中容易受到振动损坏很糟糕。因为到那时，您已经设计了整个系统，甚至构建了原型。现在你需要回去想办法让它更强/更轻/两者兼而有之。

幸运的是，通过模拟振动来防止故障有着悠久的历史，其中大部分可以应用于电子产品。

框架

首先，我们需要定义令人担忧的振动类型。

然后我们需要确定感兴趣的组件的类型。

在模拟中，我们有两种解决方案选项。

最后，我们需要表征阻尼以确保响应的幅度正确。

有很多值得思考的地方！……这就是我编写本指南的原因。

疲劳失效几乎总是太小而无法明确模拟。因此，每当我们谈论耐久性模拟时，我们实际上是在谈论在有限元分析模拟中寻找耐久性测试和某些变量之间的良好相关性。

大型结构部件（外壳、支架、外壳等）的耐久性是使用 SN/EN 数据计算的，就像 1900 年代那样（应力或应变与失效周期）。如果您想变得更奇特，您可以使用断裂力学方法，就像他们在很酷的航空航天公司所做的那样！

能量吸收结构通常会产生很大的变形；想想车祸或手机壳掉落。这需要明确的非线性动力学工具和一些仔细的设置。所有主要消费电子产品和汽车公司都会定期进行此操作。

电子元件非常脆弱，因此感兴趣的偏差非常小，只需要线性分析。然而，它们的几何形状极其复杂。

详细的模拟不是一种选择，但幸运的是，已经进行了大量研究来表征不同组件的耐用性。“Dave S. Steinberg，电子设备振动分析”等著作发现，振动过程中 PCB 变形与各种组件的故障时间之间存在相关性。如今，借助适当的工具来实现流程自动化，可以非常有效地评估整个电路板的故障时间。

正弦/谐波载荷是最基本的耐久性分析载荷形式。仿真将预测单个频率或跨多个频率的扫描的变形和应力。从这里开始，只需检查 SN 曲线即可预测故障时间。

这是 JEDEC 指定组件级跌落测试的典型设置。请注意，需要仔细校准冲击表面以获得正确的冲击功能。这在模拟中是一项容易得多的任务。

对于能量吸收结构，需要进行显式动力学分析。

然而，对于许多电子元件来说，有多种选择。

响应谱分析是一种频域线性冲击模拟方法，可预测冲击事件期间的最大变形和应力。这有利于预测故障和响应而不是耐久性。

模态叠加瞬态仿真是一种线性瞬态动态仿真。这提供了变形和应力的完整时间历史记录，因此可用于预测耐久性。它需要时域中的冲击历史输入。

显式瞬态动力学可以对整个设备进行建模，包括能量吸收结构。然而，这在计算上是昂贵的，并且需要对大型装配体进行仔细的设置。

随机振动需要振动载荷的功率谱密度 (PSD) 输入。它是频域线性动力学分析，因此对于安装在底盘上的电子设备或运输过程中的电子设备有效。由于随机振动可用于计算各种频率下的应力和变形概率，因此它是电子元件和各种其他结构在长时间振动载荷下的可靠性计算的便捷工具。

对于可靠性模拟，我们需要系统的精确运动和应力。

阻尼与频率相关。然而，在一定频率范围内阻尼通常相当稳定。

阻尼起着重要作用，需要对其进行调整。根据安装条件的类型，PCB 的阻尼比可以在 2% 到 10% 之间。典型的验证是采用具有实际安装系统的 PCB，对其进行振动测试，以测量感兴趣频率周围的最大位移，然后根据该数据计算阻尼。

振动是一个复杂的问题，因为它通常涉及整个电子组件，并且模拟非常耗时。这导致了许多不同的方法来尽可能简化问题。