插入力
關(guān)注創(chuàng)建者：Leon_sun 創(chuàng)建時(shí)間：2020-04-08
插入力的視頻教程
基于RADIOSS的卡子裝配力分析
第4章 拔出力分析 基于卡扣插入力的結(jié)果，進(jìn)行卡扣拔出力分析，涉及卡扣斷裂模式參數(shù)的設(shè)置，結(jié)果的評(píng)判等。 并講解卡扣插入力與拔出力的影響因子（主要從結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行講解），以便增大或減小插入力或者拔出力。
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插入力的實(shí)例教程
這是早年做的案例，電子消費(fèi)類連接器的插拔力分析。
插拔力分析是帶摩擦的接觸分析，求解時(shí)需要打開(kāi)大變形效應(yīng)選項(xiàng)和求解預(yù)測(cè)器。
耳機(jī)連接器的提供插拔力主體部分（四個(gè)端子），接觸方式采用剛對(duì)軟的接觸方式。
耳機(jī)連接器的有限元模型根據(jù)具體的連接器結(jié)構(gòu)，分為單雙側(cè)模型。
耳機(jī)連接器的插拔力量分析結(jié)果：
分析出的插拔力曲線（第一次插拔）：插入力=13.0636N，拔出力=4.57657N
分析出的插拔力曲線（第三次插拔）：插入力=6.40533N，拔出力=4.37987N。
耳機(jī)連接器的插拔力實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
實(shí)驗(yàn)出的插拔力曲線：插入力=0.62*9.8=6.076N，拔出力=0.44*9.8=4.312N
第一次插拔分析曲線的誤差：插入力=115％，拔出力=6.14％
第三次插拔分析曲線的誤差：插入力=5.42％，拔出力=1.57％
可以得知第三次插拔分析的準(zhǔn)確率很高。
耳機(jī)連接器的插拔力實(shí)驗(yàn)結(jié)果（雙側(cè)模型）的分析仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比：
插入力：
分析結(jié)果：6.98N 實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果：0.736*9.8=7.2128N
分析誤差：(7.2128-6.98)/7.2128=3.23%
拔出力：
分析結(jié)果：8.20N 實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果：0.818*9.8=8.0164N
分析誤差：（8.20-8.0164）/8.0164=2.3%
結(jié)論：采用有限元方法分析出來(lái)的插拔力值及曲線較符合試驗(yàn)結(jié)果。
展開(kāi) 所謂的隱式和顯式是指時(shí)間積分算法：
顯示：
內(nèi)力和外力在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上求和，節(jié)點(diǎn)加速度通過(guò)節(jié)點(diǎn)力除以節(jié)點(diǎn)質(zhì)量計(jì)算得到。通過(guò)對(duì)求得的加速度在時(shí)間上求積分，求解過(guò)程向前推進(jìn)。最大時(shí)間步長(zhǎng)受當(dāng)前條件限制，因此這種顯式算法通常需要許多計(jì)算時(shí)間相對(duì)低廉的時(shí)間步。
隱式：
需要計(jì)算全局剛度矩陣，并對(duì)矩陣求逆，然后計(jì)算節(jié)點(diǎn)的非平衡力并獲得節(jié)點(diǎn)位移增量。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是時(shí)間步長(zhǎng)的大小可以由用戶決定；不足之處是需要大量的數(shù)值計(jì)算用以生成、存儲(chǔ)及分解剛度矩陣。因此，隱式計(jì)算通常需要較少但相對(duì)昂貴的時(shí)間步。
卡扣插入過(guò)程展示：
本次分析采用隱式求解法：
1.模型網(wǎng)格：采用四面體網(wǎng)格，不會(huì)產(chǎn)生沙漏，但容易體積自鎖，所以單元屬性ELFORM采用13號(hào)。
展開(kāi) 對(duì)于插入過(guò)程，在最大插入力下存在良好的擬合。遺憾的是，所需的插入力變化曲線擬合不佳。這是由于建模的接觸區(qū)域的圓形表面，難以實(shí)現(xiàn)插入力的線性增長(zhǎng)。相反，拔出過(guò)程的擬合度極佳。最大保持力和力變化都被較好的標(biāo)定。圖7 所示的是連接器的最優(yōu)設(shè)計(jì)。
容差分析
在連接器優(yōu)化中，插入力和拔出力的絕對(duì)值是關(guān)鍵設(shè)計(jì)指標(biāo)。例如當(dāng)存在裸露的載流部件時(shí)，過(guò)低的拔出力可能會(huì)威脅生命。因此，在優(yōu)化后應(yīng)控制實(shí)際存在的幾何加工參數(shù)偏差對(duì)拔出力的影響。
因此，需要通過(guò)容差分析來(lái)研究輸入?yún)?shù)偏差將會(huì)如何影響力變化曲線、最大插入力100N 和最大拔出力150N，容差可能出現(xiàn)在材料、載荷或幾何結(jié)構(gòu)方面。在本案例中，研究15個(gè)幾何參數(shù)的容差對(duì)插入、拔出力峰值和力變化曲線的影響。首先對(duì)15 個(gè)幾何參數(shù)定義了相等的2% 變異系數(shù)（CoV）和正態(tài)分布特征。幾何參數(shù)的基準(zhǔn)值是之前直接優(yōu)化得到的最優(yōu)設(shè)計(jì)值。結(jié)果變量仍然是導(dǎo)出的力-迭代曲線，根據(jù)信號(hào)間隔提取的向量，以及最大插入力與拔出力。使用已在Ansys Workbench中使用過(guò)的相同全參數(shù)化2-D CAD模型進(jìn)行仿真。15項(xiàng)幾何參數(shù)已在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（100種設(shè)計(jì)，ALHS）中定義。與敏感度分析相似，應(yīng)明確結(jié)果變量與輸入?yún)?shù)之間的影響關(guān)系。
表1：容差分析得出的最大插入力、最大拔出力的正態(tài)分布統(tǒng)計(jì)值列表
表1列出了最大插入力和最大拔出力的正態(tài)分布統(tǒng)計(jì)值。
展開(kāi) 前言：以常用的幾種實(shí)體單元為例，展示了在單一單元、兩種單元和三種單元混合的模型中插入黏聚力單元后的網(wǎng)格圖。二維模型中插入的黏聚力單元為coh2d4單元，三維模型中插入的黏聚力單元為coh3d6、coh3d8單元。
①插入力：端子組立時(shí)的難易程度，端子預(yù)裝連接器內(nèi)的阻力越小，越容易預(yù)裝到位，因此在選型時(shí)第一個(gè)考核指標(biāo)就是插入力，插入力越小，越容易組立，端子退針的風(fēng)險(xiǎn)越小.
圖 插入力示意圖
②保持力：端子從護(hù)套中直線拔出力（即保持力），保持力越大，在連接器對(duì)插時(shí)越不易被頂出，在這里設(shè)計(jì)選型時(shí)考量指標(biāo)可選擇保持力大的連接器及端子。
圖 保持力示意圖
③晃動(dòng)量：公母連接器在對(duì)插時(shí)，端子在護(hù)套內(nèi)的晃動(dòng)量顯著會(huì)影響到端子被頂出，為了降低此風(fēng)險(xiǎn)對(duì)插時(shí)退針的風(fēng)險(xiǎn)，在設(shè)計(jì)選型時(shí)盡量選擇端子與連接器為統(tǒng)一廠家（目的：保證端子與連接器匹配時(shí)的晃動(dòng)量最小）。
圖 晃動(dòng)量示意圖
④到位聲：端子組立到位時(shí)的聲音，端子的預(yù)裝目前行業(yè)均依靠人工作業(yè)，存在端子退針的風(fēng)險(xiǎn)。如何讓員工更好識(shí)別端子預(yù)裝到位，這里引入一個(gè)考核指標(biāo)即到位聲，端子組立到位聲比環(huán)境聲音高（環(huán)境聲音等級(jí)應(yīng)為30dB-50dB）：潮濕前7dB，潮濕后5dB，或由供需雙方商定。
⑤端子孔防錯(cuò)結(jié)構(gòu)：端子在錯(cuò)誤方向插入情況下，端子不能插人端子孔或絕緣支撐和密封件露在端子孔的外面。在問(wèn)題處理中我們發(fā)現(xiàn)有些端子在錯(cuò)誤的方向下也可插入到連接器內(nèi)，回拉時(shí)不易識(shí)別，故在設(shè)計(jì)選型時(shí)需考量端子在錯(cuò)誤方向插入的難易程度，以保證在錯(cuò)誤方向組立端子時(shí)，無(wú)法到位。
圖 端子孔防錯(cuò)結(jié)構(gòu)測(cè)試示意圖
2.2 過(guò)程防護(hù)
端子退針有兩個(gè)影響因素：一個(gè)因素是彈片變形，另一個(gè)是端子歪。
展開(kāi) 
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插入力的最新內(nèi)容
Ansys 案例研究 | 剪力作用下的螺栓連接4個(gè)月前
為此，選擇兩塊板材并設(shè)置方向（Orientation）=Y 軸；
d.另外，插入“力反作用力（Force Reaction）”用于螺栓和螺母實(shí)體之間的綁定接觸，以檢查由于螺栓預(yù)緊力引起的反作用力；
e.同時(shí)，插入“接觸工具（Contact Tool）”以檢查兩塊板材之間摩擦接觸的摩擦應(yīng)力 （Frictional Stress
44e3f46eb22b488a84268478e4d412ad.png" height="264" width="640"></p><blockquote>產(chǎn)品型號(hào)： <a href="https://www.whirltone.com" rel="noopener noreferrer" target="_blank">全自動(dòng)插拔力試驗(yàn)機(jī)WH-1207-5S</a></blockquote><blockquote>測(cè)試對(duì)象：適用于各種連接器的插入力及拔出力測(cè)試
前言：以常用的幾種實(shí)體單元為例，展示了在單一單元、兩種單元和三種單元混合的模型中插入黏聚力單元后的網(wǎng)格圖。二維模型中插入的黏聚力單元為coh2d4單元，三維模型中插入的黏聚力單元為coh3d6、coh3d8單元。
（1）三角形網(wǎng)格中插入coh2d4單元
最后，在橋體滑動(dòng)軌道和振動(dòng)臺(tái)間插入六軸力傳感器，以記錄在橋體及其支撐結(jié)構(gòu)之間界面處的力。
在施加動(dòng)態(tài)應(yīng)力之前，進(jìn)行了不同的特征測(cè)試以明確模型中各元素的行為，及模型整體的行為。這些特征測(cè)試基于白噪聲及力錘激勵(lì)完成。
接著，不同的動(dòng)力學(xué)載荷被施加在振動(dòng)臺(tái)上：
首先施加基本荷載，振動(dòng)臺(tái)快速單向移動(dòng)。這些測(cè)試在短時(shí)間內(nèi)突出顯示摩擦力的作用，據(jù)此可以重新調(diào)整接觸點(diǎn)的參數(shù)設(shè)置。
在結(jié)果中插入探針——力反應(yīng)，設(shè)置屬性，結(jié)果如下。
可見(jiàn)Y方向最大反力為110000N，即至少需要110000N的力才能拔出或壓力銷軸。
4 如何求得冷縮裝配的冷凍或加熱溫度？
過(guò)盈裝配也常用冷凍銷軸或加熱孔環(huán)的熱脹冷縮方法裝配，所以過(guò)盈裝配也經(jīng)常被稱為冷縮裝配。WB使用靜態(tài)結(jié)構(gòu)便可計(jì)算出冷凍或加熱溫度。
當(dāng)端子和護(hù)套的配合間隙過(guò)小時(shí)，端子就 可能無(wú)法裝入護(hù)套;間隙過(guò)大時(shí)，插頭和插座插入時(shí)，端子在護(hù)套中會(huì)傾斜，造成插入力 大而且插孔和插片的接觸不是面接觸或線接觸而是點(diǎn)接觸，接觸電阻過(guò)大，尤其在帶電 插合時(shí)危害更大，或者端子不是在設(shè)計(jì)的位置固定，造成端子在護(hù)套中的保持力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。
連接器和/或端子，循環(huán)配合實(shí)驗(yàn)
2.端子至端子的嚙合力和分離力實(shí)驗(yàn)
2.端子彎曲阻力實(shí)驗(yàn)
3.連接器/端子插入拔出力實(shí)驗(yàn)
4.屏蔽端子環(huán)保持實(shí)驗(yàn)
5.屏蔽端子絕緣電阻測(cè)試
6.干電路電阻測(cè)試
7.電壓降測(cè)試
8. 最大測(cè)試電流容量的測(cè)試
9. 1008小時(shí)的電流循環(huán)實(shí)驗(yàn)
10. 混合部件的嚙合/分離力
11.振動(dòng)/機(jī)械沖擊實(shí)驗(yàn)
12.
所謂的隱式和顯式是指時(shí)間積分算法：
顯示：
內(nèi)力和外力在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上求和，節(jié)點(diǎn)加速度通過(guò)節(jié)點(diǎn)力除以節(jié)點(diǎn)質(zhì)量計(jì)算得到。通過(guò)對(duì)求得的加速度在時(shí)間上求積分，求解過(guò)程向前推進(jìn)。最大時(shí)間步長(zhǎng)受當(dāng)前條件限制，因此這種顯式算法通常需要許多計(jì)算時(shí)間相對(duì)低廉的時(shí)間步。
隱式：
需要計(jì)算全局剛度矩陣，并對(duì)矩陣求逆，然后計(jì)算節(jié)點(diǎn)的非平衡力并獲得節(jié)點(diǎn)位移增量。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是時(shí)間步長(zhǎng)的大小可以由用戶決定；
端子和連接器通常有接觸不良、 絕緣不良和固定脫落這三種主要的故障模式， 其中，針對(duì)接觸不良，可采用檢測(cè)靜態(tài)接觸電阻、動(dòng)態(tài)接觸電阻、單孔分離力、連接點(diǎn)和元器件的耐振性等指標(biāo)來(lái)加以判斷；對(duì)于絕緣不良， 可檢測(cè)絕緣體絕緣電阻、絕緣體時(shí)間退化速度、絕緣體、接觸件等零件尺寸等指標(biāo)來(lái)加以判斷；對(duì)于固定脫落類的可靠性， 可檢測(cè)端子和連接器的裝配公差、 耐力矩、連接針保持力、連接針插入力、 環(huán)境應(yīng)力狀況下保持力等指標(biāo)來(lái)加以判斷
（6）機(jī)械性能：
ａ.插入力：以結(jié)合之速度25mm±3mm/min。做插入其所得之插入力應(yīng)符合插拔力之規(guī)格。
ｂ.拔出力：以拔出之速度25 mm±3mm/min。做拔出其所得之拔出力應(yīng)符合插拔力之規(guī)格。
ｃ耐久性：以（10欠/分）之速度做30欠之插入再拔出試驗(yàn)后應(yīng)符合下列要求。a：接觸阻抗為初期值之二位以內(nèi)。b：拔出力應(yīng)符合規(guī)格值。
