1. 概述
跌落测试是电脑进入量产前的一个重要试验项目，需要实物试验，多在产品开发后期进行，可以模拟评估产品在运输过程中意外跌落等情况下结构的可靠性。
实物试验的缺点是需要实验后验证，即只有在试验完成后才知道设计是否有缺陷，而此时修改设计花费的时间和费用较高，不利于产品快速推向市场。有关研究表明，在新产品的研制过程中，约 70％-80％的成本耗费于设计阶段。因为在这个过程中，存在着因产品设计存在缺陷而导致产品重复修改、甚至重新设计。造成产品成本上升、不能按时投放市场。利用计算机仿真方法进行结构耐撞性的分析可以有效地提高产品的可靠性，降低开发成本，提高产品的市场竞争能力。
一体机实现了主机与显示设备的整合，比传统分体台式机纤细，节省桌面空间，但也导致结构更加复杂，同时，其包装以及运输方式与传统台式机无异，更容易出现问题，因此在前期设计中， 仿真工作可以发挥更大的作用。
abaqus/explicit 可以求解复杂非线性动力学问题，特别是用于模拟冲击跌落及它高度不连续事件，如考虑塑性，接触，材料失效等效应的问题。使类似碰撞的结构分析更准确、更直观，真实地描述结构的应力与变形。
本文利用大型有限元软件 abaqus 对有 epe 材料保护的一体机模型实现了模拟分析自由跌落的过程。跌落角度采用采用三棱六面一角的方案，重点关注前后面跌落带来的影响。与冲击测试不同，跌落测试主要关心外壳开裂，屏幕变形等冲击测试中不易发现或损坏机理不同的现象。
目前一体机构造主要是由作为外壳，中板，以及附加在中板上功能性部件，如液晶屏， 硬盘，主板等构成。其中，外壳一般为 abs 材料，中板为 spcc，主板为复合 pcb 材料。
一体机有限元模型利用原有pro/e 三维设计图档，采用 hyper mesh 划分网格（图2），在塑胶外壳等重要结构处对网格进行局部加密，电源、光驱、硬盘等外购件或冲击跌落中较坚固的部件只需考虑质量效应，定义为刚体（rigid body）并给予一定的密度，同时充分利用 abaqus 自动计算并调整参考点至质心的功能建立参考点来定义。一体机整机结构比较复杂，在跌落过程中又存在大量的接触，因此接触定义中，均采用 generalcontact(explicit)分析步，从而大大简化了模型的接触定义。跌落分析模拟实际跌落中的物体的行为，一个实际的跌落测试一般将涉及在重力场中从某个高度释放物体，允许它落下并与平的刚性面碰撞。因此，在边界条件设定方面，根据测试标准，可以将高度根据公式 v=sqrt(2gh)转换为模型的初速度，以减小计算时间。
综合分析过程中所做的简化及材料等的差异，abaqus 分析与实验结果基本吻合，提前给设计人员给出了修改建议，验证了有限元分析的准确性，因此该方法对此类问题的预测解决有一定的作用。
5. 结论通过分析可以看出，包装材料可以对整体结构起到缓冲作用，但塑胶外壳和屏幕仍是需要关注的重点。如果能够在设计前期对我们的产品进行模拟运输及使用状况的仿真的分析， 而不是全凭经验的设计，就可以使设计人员方便的查看设计对产品性能的影响，将部分设计缺陷解决在开模之前，缩短新产品开发时间。同时可以增强设计师对产品质量和可靠性的洞察力，提高产品的设计质量。
通过对一体机做仿真分析和实际实验的对比，我们得到了冲击过程中的细节信息，验证了 abaqus/explicit 对一体机进行冲击分析的可行性。也为我们验证结构设计可行性提供了较为可靠的依据。