手持式設備，在我們的日常生活中扮演著重要的角色，可能因掉落、弄濕、暴露在極熱環境中等的意外情況下，導致內部零件損壞。尤其是智能手機經常發生螢幕破裂損壞。因此，製造商正在努力使智能手機的材料更堅固、防水性更佳，同時又要考量消費者希望的薄輕巧的使用特性。 智能手機除了需要耐用、輕便和外觀有吸引力之外，消費者也越來越關注產品使用的耐久度與持續性。有些消費者甚至希望手機要經久耐用、可回收並允許在家維修，而不是一次又一次地購買新手機。現在為了因應市場變化，有些商家正引入“維修權”法規，以評估產品的可維修性和最短使用壽命。 由於需求日益嚴苛，以及購買的智能手機數量龐大，製造商可能難以通過物理測試來滿足其 KPI。然而，虛擬仿真可以在進行產品設計時，在沒有原型的情況下進行電腦仿真測試，使工程師能夠更早地評估設計理念。通過使用實驗設計 (DOE)，仿真可以自動執行數百、甚至數千次的虛擬測試。這些 DOE 可以分析具有不同參數（如玻璃厚度、角半徑和框架厚度）以及材料特性等的虛擬設備。 SIMULIA 開發了許多工作流程，這些使用虛擬孿生(virtual twin) 的工作流程來進行手機的虛擬測試。這些工作流程包括： 組裝應力，用於評估製造和組裝過程對設備造成的應力。 跌落測試，測試不同的設計參數，以找到一種既輕巧又能夠承受日常落摔的設計。 三點彎曲，模擬將設備放入口袋或踩踏時，可能發生的破壞性彎曲現象。 防水性，衡量設備在密封件洩漏之前，可以承受多少水壓。 如果在隨後的仿真工作流程中沒有考慮到裝配的應力，則會導致產品早期使用的故障。在模擬中，輸入載荷的項目包括：設備各個部件的 3D 幾何形狀、來自零件製造的應力、以及將部件固定在一起的螺栓、夾具和粘合劑等資料。輸出包括：變形輪廓、Von Mises 應力輪廓和塑性應變輪廓等資料。如果應力超過規定的限制，則可以輕鬆快速地評估和糾正問題。 用戶使用設備時偶而會掉落地上，如何能夠承受這些偶發情況，而不會造成設備零件的重大損壞。跌落測試主要是想找到一種夠穩健的設計、能夠經受住日常跌落，同時又能滿足設計的 KPI。跌落測試模擬可以使用 DOE 方法改變設計參數，例如：材料成分、螢幕玻璃厚度、手機後蓋厚度、框架厚度、角半徑和屏幕保護膜襯裡的寬度。結果包括：變形輪廓、Von Mises 應力輪廓和塑性應變輪廓，以及變形和3D幾何開裂的現象。 除了落摔之外，智能手機還可能被意外踩到，或者是用戶更頻繁的放入口袋坐下時。用這種使用習慣彎曲手機，會影響內部電子零件，甚至使設備外觀永久變形。通過將產品置於三個金屬棒之間的力，來測試設備彎曲的可能性，或者用虛擬測試，讓滾子參考點產生反作用力。模擬可以評估設備在永久變形或內部損壞之前，可以承受的最大彎曲力。 防水性是衡量設備在其密封件洩漏之前，可以承受多少水壓。不僅智能手機可以掉入水中，智能手錶和健身追踪器等其他設備，也經常在游泳時佩戴。設備的密封件和夾具，可以在仿真軟件中建模並承受給予的水壓力。如此得出密封件的變形，以及它是否滑動或變形彎曲。如果檢測出密封失效，可以即時進行設計變更，提高產品的性能並滿足要求。 關鍵字：模擬、分析、設計、手機