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登錄接觸壓力的案例
沖壓工藝仿真中界面接觸壓力計算精度研究
同樣可以看出:模具網格大小對板料―凹模圓角區(qū)界面接觸壓力計算精度存在顯著的影響。網格劃分越小,精度越高,且呈現出隨著模具網格變大界面接觸壓力值也隨之減小的規(guī)律。
上述研究表明:凹模和板料網格大小都對板料―凹模圓角區(qū)界面接觸壓力有顯著影響,為此,在用工藝仿真結果預測模具表面磨損量時,應該合理選擇凹模和板料網格尺寸。基于正交試驗方法,可以獲得的網格尺寸對板料―凹模圓角區(qū)界面接觸壓力有影響,如圖5所示,可以用于補償不同板料和模具網格尺寸條件下界面接觸壓力計算偏差。
圖4 模具網格大小對接觸壓力的影響
圖5 網格大小對接觸壓力的影響
積分點個數的影響
圖6是分別采用5、7、9個積分點條件下界面接觸壓力分布演化情況。從圖中我們可以看出:三種情況下板料―凹模圓角區(qū)界面接觸壓力仿真結果相差無幾,說明積分點個數對于界面接觸壓力仿真的精度幾乎沒有影響,缺省值5得到的仿真結果就已經可以保證足夠的精度,這個積分點數值也是沖壓工藝過程仿真中的缺省值。這是因為積分點個數是殼單元厚度方向的積分,可指定為任意奇數,默認數值為5。對于性質均勻的殼單元,5個截面積分點已經足夠處理大多數非線性問題了。因此,工程設計中可以不必考慮積分點這一參數,默認值5就已經能達到很好的仿真效果。
圖6 厚向積分點對界面接觸壓力的影響
虛擬速度的影響
在Dynaform中,分別采用2000mm/s、3000mm/s、4000mm/s、5000mm/s的虛擬沖壓速度進行工藝過程數值計算,得到的板料―凹模圓角區(qū)界面接觸壓力如圖7所示。從圖7中可以看出:仿真中虛擬沖壓速度對板料―凹模圓角區(qū)界面接觸壓力沒有顯著的影響。這主要是由于在Dynaform仿真中,板料沒有采用與相關材料本構模型和熱力耦合沖壓過程數值仿真模型。
展開 過盈連接平均接觸壓力計算
1.理想狀態(tài)軸和套筒過盈配合平均接觸壓力計算
1.1.假定條件
1)包容件與被包容件處于平面應力狀態(tài),即軸向應力為0;
2)包容件與被包容件在結合長度上結合壓力為常數;
3)材料的彈性模量為常數;
4)計算的強度理論,按變形能理論。
1.2.理論計算公式
1)包容件(套筒)直徑變化量e1
2)被包容件直徑變化量e2
3)有效過盈量δ
由上述公式可以得到,接觸壓力的理論計算公式如下
過盈連接計算用的符號含義如下所示
2.過盈配合平均接觸壓力有限元計算
Abaqus中,Interference fit負值表示過盈,正值表示間隙(注意定義過盈量時要使用幅值曲線)。如果要輸出接觸對的反力,需要在Step模塊中設置歷史變量輸出。
2.1.過盈接觸設置
2.2.邊界條件
取包容件與被包容件的一半進行建模,在截斷面處施加軸向約束。假設過盈連接段結合長度為100mm。
2.3.等效應力云圖
2.4.接觸壓強
2.5.接觸力
該過盈連接的接觸力為177kN,可計算得平均接觸壓強為14.09MPa。
來源:DeepFEA
展開 220 基于matlab的考慮直齒輪熱彈耦合的動力學分析,輸入主動輪、從動輪各類參數,考慮潤滑油溫度、潤滑油粘度系數等參數,輸出接觸壓力、接觸點速度、摩擦系數、對流傳熱系數等結果。程序已調通,可直接運 ¥54.9
220 基于matlab的考慮直齒輪熱彈耦合的動力學分析,輸入主動輪、從動輪各類參數,考慮潤滑油溫度、潤滑油粘度系數等參數,輸出接觸壓力、接觸點速度、摩擦系數、對流傳熱系數等結果。程序已調通,可直接運行。
使用 ANSYS 分析內燃機凸輪和從動組件的摩擦學參數
結構鋼的赫茲接觸應力。最大值 = 9.89 MPa
圖4.1b. 灰鑄鐵的赫茲接觸應力。最大值 = 5.52 MPa
由圖 4.2a可知,結構鋼材料的最大接觸壓力值為 16.20 MPa。在 97.8° 凸輪角時,在 0.0081563 s 內獲得最大接觸壓力。同樣,圖 4.2b顯示灰鑄鐵材料的接觸壓力最大值為 8.96 MPa。最大接觸壓力在 98.43° 凸輪角處于 0.0082031 秒內獲得。這些比較結果清楚地表明,對于相同的凸輪旋轉速度,灰鑄鐵材料具有低得多的最大赫茲接觸應力和接觸壓力。研究中還獲得了其他參數,這些參數在上面的表 3中明確提到。
圖4.2a. 結構鋼的接觸壓力。最大值 = 16.20 MPa
圖4.2b. 灰口鑄鐵的接觸壓力。最大值 = 8.96 MPa
4.3 . 輪廓區(qū)域
無花果。4.3 (a) 和 (b) 分別突出顯示灰口鑄鐵和結構鋼材料的最大赫茲接觸應力位置區(qū)域。它表明最大應力將出現在從動件的球形半徑內。紅色輪廓表示該區(qū)域。這解釋了為什么從動件在凸輪軸高轉速的情況下更容易出現故障。無花果。4.4(a) 和 (b) 分別突出顯示灰鑄鐵和結構鋼材料的最大和最小接觸壓力的位置。從圖中可以看出,最大接觸壓力將出現在中間接觸點,最小接觸壓力將出現在接觸邊緣。最大壓力區(qū)域由紅色等高線表示,最小壓力區(qū)域由深藍色等高線表示。因此,我們確定了失敗可能性最高的區(qū)域。
圖4.3.
展開 
雙唇型油封的密封性能及其結構優(yōu)化
自由狀態(tài)時,流體側唇角為35°,空氣側唇角為15°,理論接觸寬度為0.2 mm。
對優(yōu)化后的雙唇油封進行有限元建模,為了研究副唇的過盈量對防塵效果的影響,保持其他參數不變,對過盈量為0.05~0.15 mm進行了漸變分析,步長取0.01 mm。結果發(fā)現,防塵唇過盈量在0.05~0.08 mm之間時,安裝后副唇唇尖與旋轉軸無接觸;防塵唇過盈量為0.09~0.15 mm時,安裝后副唇唇尖與旋轉軸間產生了接觸壓力,最小最接觸壓力為0.55 MPa,最大為1.32 MPa,且呈直線上升。基于此分析結果,新型雙唇油封的副唇過盈量設計時取0.08 mm。
如圖7所示為優(yōu)化后的雙唇油封與單唇油封以及普通雙唇油封在主唇區(qū)域的接觸壓力曲線。由改良雙唇油封的唇口接觸壓力曲線可以看出:最大接觸壓力出現在唇尖處,從唇尖往兩側油封最大接觸壓力減少很快;最大接觸壓力靠近油側,空氣側壓力梯度明顯小于油側壓力梯度。上述分析結果與文獻[15]的分析結果一致,可判斷優(yōu)化后的雙唇油封其主唇口接觸壓力分布滿足密封要求。
圖7 各油封唇口接觸壓力曲線
Fig 7 The curves of lip-mouth contact pressure of each oil seal
改良雙唇油封的唇口最大接觸壓力值逼近單唇油封,并比普通雙唇油封擁有更好的密封效果。改良后的雙唇油封在軸向位置0.73 mm處達到最大接觸壓力,其值為2.28 MPa,比普通雙唇油封高出0.21 MPa,提升了大約10%。
展開 如何使用Abaqus有限元軟件進行電子產品防水性能研究
定義方式如下:首先定義一個接觸對,然后在接觸中選擇Pressurepenetration,www.featech.com.cn在彈出窗口中選擇之前定義的接觸對。
圖3選擇Pressurepenetration
圖4定義Pressurepenetration
其中:
RegiononMaster和RegiononMaster分別為主面和從面暴露在流體下的節(jié)點。如果主面為解析面,主面節(jié)點為空。如果有多個滲透區(qū)域,可以通過+號進行添加多個;
CriticalContactPressure為臨界接觸壓力,一旦接觸壓力小于該臨界壓力,壓力滲透就開始發(fā)生。該值通常通過試驗測試得到,本例設為0;
FluidPressure為流體壓力,和圖2中定義的壓力一致;
Penetrationtime:www.featech.com.cn當壓力滲透準則滿足時,如果立即施加全部的流體流體壓力,則接觸表面附近的應變過大可能導致收斂困難。對于大應變問題,也可能發(fā)生嚴重的網格畸變。因此,為了獲得平滑的解,流體壓力在該段時間內從零慢慢地升高全部壓力載荷。可以為默認的Ramp,也可以自定義幅值曲線。
分析結果:
第一個分析步結束時的頂部接觸壓力如下,如果按照以往的經驗,接觸壓力大于0說明具有一定的防水能力。
圖5頂部接觸壓力分布(第一個分析步結束時)
實際上,在流體滲透的作用下,頂部已經完全喪失了密封能力,如圖6,第二個分析步結束時的頂部接觸壓力分布,這時候的接觸壓力為0,流體已經彎曲滲入了。
圖6頂部接觸壓力分布(第二個分析步結束時)
為了更為方便的觀察流體滲入的情況,可以將結果切換到滲透壓力(PPRESS)。
展開 如何在 COMSOL 中模擬接觸疲勞
在 COMSOL Multiphysics? 中對接觸疲勞進行建模
我們可以用兩種方法在 COMSOL Multiphysics 中建立接觸疲勞模型。一種方法是在兩個物體的界面上創(chuàng)建一個接觸對。必須對兩個物體都進行建模,并且必須沿著兩個接觸界面應用精細的網格。這種類型的接觸模擬往往計算量很大。
模擬接觸疲勞的另一種方法是使用與赫茲有關的經典解,用于兩個具有彎曲表面的彈性體之間的接觸,這在接觸力學的研究中有所描述。接觸中的一個物體被接觸壓力的分析解所取代,該壓力在另一個物體的表面上被指定。我們可以通過以下方式來實現。
在參數節(jié)點中指定接觸特性,如最大壓力和接觸軸,作為參數。
在變量節(jié)點中,將表面上某一特定位置的接觸壓力表示為變量
將接觸壓力指定為另一物體表面的邊界載荷
這樣做以后,我們就不需要對其中一個物體進行建模,這就減小了模型的大小。由于對所產生的應力狀態(tài)的準確解析需要一個精細的網格,任何減小模型大小的技術在接觸疲勞建模中都很重要。
為接觸物體的接觸壓力指定一個分析解的設置。
第二種技術是 COMSOL 疲勞模塊的案例庫中的兩個教程模型中所采用的:長期接觸疲勞和線性導軌中的滾動接觸疲勞。在第一個例子中,一個球形壓頭在被測材料上被反復壓緊和釋放。在第二個例子中,一個球形滾動元件沿著一個滾道槽移動。
兩個模型中的特征幾何長度都是幾毫米,這相當于球形物體的接觸半徑。接觸區(qū)的特征長度約為該測量值的十分之一。在長期接觸疲勞的例子中,壓頭的半徑為 7 mm ,接觸半徑為 260 μm。對于滾動接觸疲勞示例,滾動元件的半徑是 2 mm,兩個接觸橢圓軸分別是 161 μm 和 36 μm 。
展開 案例43-接觸表面磨損模擬
在第一個加載步期間,等效壓力從0上升至4000 N/mm2,并在第二個加載步期間恒定在4000 N/mm2。磨損在第二個加載步中激活。
分析和求解控制
在兩個加載步中進行非線性靜態(tài)分析。分析中包括幾何非線性,并使用自動時間增量。
磨損期間接觸節(jié)點的重新定位會導致接觸狀態(tài)的改變。如果磨損增量過大,所有接觸單元可能從閉合狀態(tài)變?yōu)榇蜷_狀態(tài),從而導致剛體運動。為了防止這種情況,使用非常小的時間增量,以便磨損增量也很小,并且接觸狀態(tài)的變化最小化。
以下DELTIM命令用于在第二個加載步中設置小的時間增量大小:
結果和討論
分析結果以研究磨損對接觸條件(接觸壓力和接觸面積)的影響,以及在穩(wěn)態(tài)載荷下磨損如何隨時間演變。
磨損對接觸壓力的影響
軸對稱接觸;僅半球形環(huán)磨損
對于軸對稱接觸示例,接觸條件類似于加載步1結束時的經典赫茲接觸(見下圖)。半球形環(huán)中的磨損在第二個加載步中被激活。該圖顯示了半球形銅環(huán)在鋼環(huán)上旋轉300000圈(3秒)時的接觸壓力。
由于磨損量與接觸壓力成比例,初始接觸壓力高的區(qū)域磨損更多,局部曲率減小,從而降低了這些區(qū)域中的接觸壓力。這也導致接觸環(huán)的面積增加,并在磨損開始時接觸壓力低的區(qū)域增加接觸壓力。
因此,模擬捕捉了磨損的物理過程,并導致接觸面積增加和接觸壓力更均勻;最大接觸壓力隨磨損而降低,最小接觸壓力隨磨耗而升高。也就是說,磨損使接觸壓力更加均勻,如下圖所示。
對稱接觸;兩個環(huán)上的磨損
對于對稱接觸示例,磨損發(fā)生在頂部半球形環(huán)和底部扁平環(huán)上。如下圖所示,磨損會產生類似的效果,使接觸表面兩側的接觸壓力更加均勻,并增加接觸面積。
磨損對應力和單元質量的影響
載荷(Y)方向上的應力以類似的方式受到磨損的影響。
展開 變摩擦系數下的鋁合金板材沖壓成形無網格法數值模擬
在整個沖壓成形過程中,鋁合金板材的接觸壓力在0~26.2MPa之間變化。
通過上述分析,確定了鋁合金板材在沖壓成形中的速度范圍為0~900mm/s(穩(wěn)定成形后),板料和模具之間的接觸壓力范圍為0~26.2MPa。
圖4 零件接觸壓力變化圖
鋁合金板材摩擦系數測試
選取鋁合金板材條狀試樣,使用摩擦系數測試系統(tǒng)對鋁合金板材的摩擦系數進行測試。長條試樣及摩擦系數測試系統(tǒng)如圖5所示,試驗過程中,板材以一定的速度通過測試機的壓頭,機器將讀取壓頭的壓力和板材的拉伸力,通過庫倫摩擦力計算公式計算出摩擦系數值。
基于上述有限元計算中確定的板料成形速度范圍為0~900mm/s(穩(wěn)定成形后)及板料和模具之間的接觸壓力范圍為0~26.2MPa。為了兼顧時間和試驗成本,在成形速度范圍和壓力范圍內,摩擦系數測試條件分別為不同壓力條件下進行摩擦系數測試:5MPa、7.5MPa、10MPa、13.5MPa、15MPa; 在 不 同速度條件下進行摩擦系數測試:10mm/s、30mm/s、50mm/s、70mm/s、90mm/s、110mm/s。
圖5 摩擦系數測試試驗
通過測試,得到不同速度、不同壓力下的鋁合金板材變摩擦系數(表2)。基于試驗數據,采用冪指數模擬得到成形速度在0~900mm/s變化、接觸壓力在0~26.2 MPa變化時的摩擦系數(圖6)。從表2及圖6可知,鋁合金板材沖壓成形過程中,在成形速度及接觸壓力共同影響下,鋁合金板材與模具間的摩擦系數是變化值。在各個接觸壓力下,隨著成形速度的增加,變摩擦系數整體有下降趨勢,最終趨于穩(wěn)定。變形速度達到900mm/s時,2.5MPa接觸壓力時對應的穩(wěn)定摩擦系數最小,為0.029;35MPa接觸壓力對應的穩(wěn)定摩擦系數最大,為0.135。
展開 (轉一篇文章)壓縮機氣缸螺栓擰緊過程有限元仿真
3.2 氣缸和缸蓋接觸壓力測量
取上、下缸蓋和氣缸以及螺栓的裝配件進行螺栓擰緊實驗,在上缸蓋和氣缸中間墊一張壓力試紙,測量氣缸和缸蓋的接觸壓力,測量結果如下:
圖5:氣缸和缸蓋的接觸壓力測試壓力試紙圖
在壓力試紙上,紅色表示缸蓋和氣缸接觸壓力的大小,顏色越深表示接觸壓力越大,接觸的越緊密。在壓力試紙上,能清晰的看到紅色區(qū)域深淺不一,分布的區(qū)域也不同,表示缸蓋和氣缸在不同的區(qū)域接觸壓力不一樣,結合的緊密程度也不同,這和分析的結果是一致的。但受到壓力試紙的測量規(guī)格和對壓力的靈敏度的影響,我們不能很清楚的根據壓力顏色得到壓力的大小。
4 結論
運用有限元仿真分析技術,就螺栓擰緊力對汽缸變形的影響進行有限元仿真分析,并通過試驗進行驗證后,得到以下結論:
1) 根據有限元分析可知汽缸端面螺栓孔處在螺栓預緊力的拉力作用下會往外凸,變形量為0~1.2μm,由于試驗沒有測試這個值,所以不能比較。但從試驗壓力試紙的測試結果上,能清晰的看到紅色區(qū)域深淺不一,分布的區(qū)域也不同,表示缸蓋和汽缸在不同的區(qū)域接觸壓力不一樣,從側面表明汽缸端面在螺栓預緊力的作用下是凹凸不平的。
2) 從汽缸變形的分析結果云圖和試驗測試值表明汽缸內徑各截面變形不一,圓度變差。分析值最大變形為1.3μm,試驗測試值最大變形為1.17μm,誤差11%。
3) 從汽缸變形的分析結果云圖和試驗測試值表明葉片槽成錐狀變形。分析值最大變形為1μm,試驗測試值最大變形為0.58μm,誤差72%。這是由于在試驗結果處理中把變形值取平均值了,葉片槽的兩側變形并不一樣,葉片槽在進氣孔側變形相對較大,遠大于均值。
4) 從汽缸接觸壓力云圖和試驗壓力試紙的測試結果表明缸蓋和汽缸在不同的區(qū)域接觸壓力不一樣,結合的緊密程度也不同。
展開 abaqus中的關于硬接觸(Hard contact)、及其他接觸
ABAQUS中一個完整的接觸模擬必須包含兩部分:一是接觸對的定義,其中定義了分析哪些面會發(fā)生接觸,采用哪種方法判斷接觸狀態(tài),設定主控面和從屬面等內容;二是接觸面上的本構關系定義。
1.硬接觸(Hard contact)的概念
接觸面之間的相互作用包含兩個部分:一是接觸面的法向作用,二是接觸面的切向作用。兩個表面之間的距離稱為間隙(clearance),ABAQUS判斷兩個表面是否接觸的依據是判斷兩個表面之間的間隙是否為0,當兩個表面之間的間隙變?yōu)?時,即認為兩個表面發(fā)生了接觸,并在相應的節(jié)點上施加接觸約束。
當兩個表面之間發(fā)生接觸時,接觸面之間就會殘生接觸壓力,在ABAQUS中,對兩個接觸表面之間能夠傳遞的接觸壓力的大小沒有任何限制。當接觸面之間的接觸壓力變?yōu)?或負值時,兩個接觸面分離開來,同時解除相應節(jié)點上的接觸約束。這種接觸行為在ABAQUS中稱為硬接觸。這種法向行為在計算中限制了可能發(fā)生的穿透現象,但當接觸條件開”到“閉”時,接觸壓力會發(fā)生劇烈的變化,有時使得接觸計算很難收斂。除了硬接觸外,ABAQUS還包含幾種軟接觸,其實質是在閉合時減慢接觸壓力隨過盈量之間的變化速度。
2.軟接觸()
除了硬接觸,其他還有粘性接觸行為(contact adhesive behavior)、軟接觸行為(soften contact behavior)、扣緊(faster)(例如點焊)和粘性接觸阻尼(viscous contact damping)
當接觸面處于閉合狀態(tài)(即有法向接觸壓力p)時,接觸面可以傳遞切向應力,或稱摩擦力。若摩擦力小于某一極限值時,ABAQUS認為接觸面處于粘結狀態(tài);若摩擦力大于極限值之后,接觸面開始出現相對滑動變形,稱為滑移狀態(tài)。為了合理地設置摩擦模型。
展開 
Abaqus接觸分析時什么樣的網格是最佳的?
1、分別建立軸shaft和孔hole的幾何模型:
軸模型
孔模型
2、完成材料屬性的賦予、裝配以及靜力學分析步的施加:
模型裝配
3、在相互作用模組,設置軸外表面和孔內表面之間的面-面接觸,并設置過盈配合:
接觸屬性的設置
面-面接觸設置
4、在載荷模組,固定孔的外表面,給軸施加2mm的軸向位移:
邊界條件施加
5、對模型進行切分,同時對軸和孔劃分網格,通過全局布種和局部布種控制軸和孔網格數量:
軸網格布種
孔網格布種
6、調整軸外圈網格數量與孔內圈網格數量在左半部分與右半部分不一致,使左半部分的網格節(jié)點重疊,右半部分的網格節(jié)點存在錯位,完成網格劃分后的模型為:
網格劃分
7、提交分析,接觸壓力的結果如下圖所示:
接觸壓力對比1
可以看出,當接觸位置的網格節(jié)點重合時,可獲得連續(xù)的接觸壓力分布;當接觸位置的網格節(jié)點不重合時,接觸面的接觸壓力分布不均勻,仿真結果較差。
8、進一步,在相互作用模組調整表面平滑surface smoothing選項:
調整表面平滑選項
提交分析,仿真結果如下圖所示:
接觸壓力對比2
結論:(1)、在面-面接觸分析中,控制主從面網格節(jié)點位置重合可獲得高質量的仿真結果;
(2)、在網格節(jié)點不重合時減小網格尺寸,其效果有時反而不如大網格尺寸下調整節(jié)點位置;
(3)、在相互作用模組調整表面平滑選項也能改善包括接觸應力和米氏應力等在內的應力分布。
展開 球體的赫茲接觸計算與ANSYS實現
Step8
查看接觸面半徑
筆者查看接觸面半徑的方式是:
使用
DISTNP(N1,N2)函數
測量最大接觸壓力節(jié)點和最小接觸壓力節(jié)點的距離。通過接觸壓力的分布圖,我們找到最大接觸壓力節(jié)點為1節(jié)點,最小接觸壓力節(jié)點為226節(jié)點。我們在命令行中輸入b = DISTND(1,226),命令輸出窗口即顯示b的值為
0.5604。
對比使用赫茲公式計算出的
接
觸面半徑0.5546mm,ANSYS計算的
接
觸面半徑0.5604mm,
誤差為1.05%,誤差非常小。
至此,本文完。
展開 汽車連接器可靠性設計
電接觸失效原因分析
(1)電接觸壓力不足。
連接器通過插針和插孔接觸導電,插孔為彈性元件,其質量優(yōu)優(yōu)劣對電連接的可靠性至關重要,插針插入插孔插孔產生彈性變形,進而對插針產生接觸壓力,接觸壓力的不穩(wěn)定或減小會影響接觸電阻的不穩(wěn)定,在一定的振動、沖擊應力作用下,彈性原件發(fā)生產生恢復性彈性變形,振動、沖擊應力足夠大,作用時間足夠長,就會造成瞬斷故障。插針插孔長期受作用力和反作用力,插孔彈性元件逐漸產生永久行變形,出現應力疲勞松弛現象,尤其在接觸點及環(huán)境溫度的作用下,插孔會出現蠕變現象,接觸壓力減小,接觸電阻增大。
(2)接觸磨損。
插拔磨損:汽車連接器插合分開時,插針與插孔之間在一定的接觸壓力作用下,由于相對運動而產生摩擦,在摩擦過程中,會出現接觸表面的光潔度損傷,幾何形狀改變、擦傷、粘連、 產生磨屑,材料轉移等,同時還伴隨有熱量產生。隨著插拔次數的增加,插針插孔的表面鍍層金屬被磨損,露出基底金屬,在周圍環(huán)境作用下產生腐蝕,形成接觸不良。接觸對表面磨損的程度與接觸壓力的大小,接觸摩擦部位表面光潔度,接觸對表面鍍層品種、 硬度、質量、接觸對導向部位圓角是否光滑以及插孔接觸部位幾何形狀等因素有關。在 接觸壓力大,插針頭部及插孔內孔口部圓角連接差,接觸部位粗糙度高,鍍層材料硬度 低,鍍層質量差的情況下,接觸對磨損更為嚴重。連接器的插拔壽命也低,接觸穩(wěn)定性也差。
微動磨損:微振是發(fā)生在兩個具有小幅振動的相對運動的兩個表面的磨損現象,其振幅為 1—100um,主要是溫度循環(huán)引起的熱脹冷縮和背景的振動,汽車連接器因其工作工況中,振動及熱沖擊同時存在,因此微動頻繁發(fā)生。
展開 一文讀懂連接器可靠性設計方法(精華、必看)
端子材料選擇的基本要求:
導電性-高導電率、低電阻率,降低接觸電阻;
延展性-有助于端子成型;
硬度-提高機械 磨損能力及增大接觸面積,減小接觸電阻;
降伏強度-屈服強度,在機械與材料科學的定義是材料開始產生塑性變形(永久變形)的應力值,在彈性范圍內有大的位移;
彈性模數-較高的彈性模數表面膜容易破壞,有利于降低表面膜接觸電阻,較低的彈性模數則可增大彈性變形的接觸面積;
應力松弛-端子長時間受力或高溫,抗拒負載能力仍能維持;
硬度(Hardness)-減少端子金屬的磨損。
接觸件插拔力設計
在影響接觸電阻的因素中,接觸壓力的影響最大,但接觸壓力一般是無法測量的。
接觸件在插入和拔出時為克服彈性接觸產生的阻力所需要的力,稱為接觸件插入力和 拔出力,根據胡克定律,當接觸壓力越大,為克服彈性接觸產生的阻力所需要的力也 越大,也就是插拔力越大,因此從某種意義上來說插拔力就是在彈性接觸件正壓力作 用下,接觸件間產生的摩擦力。
插拔力在一定區(qū)間變化時,接觸電阻的變化較明顯,除此之外的區(qū)域,接觸電阻的 變化相對鈍化,即使插拔力增加很多,接觸電阻也并未明顯減小 。從經濟性角度考慮, 超過一定限度,再要求通過增大插拔力來減小接觸電阻,沒有實際意義 。所以,為減小接觸電阻,不應僅從插拔力去考慮。
接觸件的接觸壓力
接觸壓力是彼此接觸的表面產生并垂直于接觸表面的力,影響著電接觸性能,由于機械或環(huán)境應力而使正壓力減少, 會引起接觸電阻的增加,若超出規(guī)定值將引起電路失效。
在連接器 smart化的趨勢下,接觸壓力的設計必須非常精準。
保持力太大的缺點:
(1)增加端子插入力,易造成端子變形;
(2)增加housing 內應力,易造成housing 變形。
保持力太小的缺點:
(1)接觸壓力不夠,造成接觸電阻大,接觸不良;
(2)端子易松脫。
展開