冲击环境下电连接器接触性能研究

冲击应力是影响电连接器接触性能的主要环境因素之一。针对传统试验成本高、耗时长且难以实现某些高强度环境试验的局限性,采用仿真方法研究冲击环境下电连接器接触件接触性能参数变化规律。结合理论力学基本原理,通过ANSYS建立电连接器接触件实物模型、动力学模块模拟冲击试验,分析了试验严酷等级、冲击脉冲持续时间及峰值加速度对接触件的形变、应力和接触压力等参数的影响,并对接触压力仿真结果进行试验验证。结果表明：冲击试验过程中,接触件形变受冲击影响最大;接触性能参数随严酷等级的增加,先缓慢增大后快速增大;随脉冲持续时间的增加,先急剧下降后缓慢减小;而在峰值加速度变化时基本保持稳定。由此可知,严酷等级和脉冲持续时间对电连接器接触性能参数变化起主导作用,仿真结果可为产品设计提供一定的理论参考。     

电连接器接触件插拔特性仿真与试验研究

为探究电连接器接触件插拔过程中各监测量变化情况,并分析接触件不同结构参数对电连接器插拔特性的影响,利用ANSYS对接触件插拔过程进行仿真,得到了插拔过程中插孔簧片变形、应力分布以及插拔力和接触压力的变化情况,分析了接触件不同结构尺寸时接触压力等参量的变化规律。分析得知缩口量变化对各监测量影响最大,其次是插孔簧片长度和厚度,开槽宽度对接触件的影响很小。结果表明,有限元法能较好地模拟接触件插拔过程中各监测量的变化情况。该方法能为电连接器接触件的设计和可靠性测试提供依据。     

超声波法在电连接器接触压力测试中的应用

电连接器的可靠接触是通过接触件间稳定的接触压力实现的。利用超声波的传播特性,提出一种适应于接触件紧密插合结构特点的接触压力无损检测方法。设计了试验电路并进行了测试,分析了电连接器的接触压力规律。测试结果表明:不同型谱的电连接器接触压力值与接触件的结构参数相关,随插孔直径的减小,接触压力有所降低;但同一型谱的电连接器不同接触件的接触压力也存在一定的分散性。这种分散性可能成为导致接触失效的隐患之一。     

高温电连接器有限元热分析与接触件插拔试验

针对高温电连接器在高温环境下工作,在规定时间内能否保证接触件可靠接触问题,建立其三维仿真模型,利用有限元软件对外界不同高温环境下电连接器的温度场进行仿真分析,得到其内部插针、插孔接触部位温度最高值处随时间的温度变化规律,并利用电磁加热装置和热电偶测试不同温度环境下该接触处随时间变化的温度,从而验证了有限元热分析的正确性.通过灵敏度分析确定了导热系数是影响该接触处温度的主要性能参数.考虑该性能参数的随机性,运用六西格玛设计准则和拉丁超立方体抽样方法得到了接触处的温度服从正态分布.在不同温度环境下对接触件进行插拔力测试,得到了接触件插入力稳定值与温度的关系,得出接触件能满足接触工作要求的临界温度值,并据此计算出高温电连接器的接触可靠度.     

冲击应力对电连接器性能影响的仿真研究

冲击应力是影响电连接器接触性能的主要环境因素之一,受到冲击碰撞后可能发生突发性接触失效现象。为探究冲击过程中接触性能参数变化规律,采用ANSYS进行仿真研究,建立动力学模块模拟冲击试验,分析了较高严酷等级下,不同峰值加速度及脉冲持续时间对接触件形变、应力和接触压力的影响,并从能量角度进行了分析。结果表明:相比于峰值加速度,脉冲持续时间对接触性能参数变化的影响显著;受到2 ms以内的冲击,电连接器会在冲击初期出现瞬断失效现象;但若超过2 ms,冲击的影响程度明显降低。冲击能量的增加会对接触件的应力值和塑性变形区域产生影响,并导致接触件发生塑性形变。冲击能量相同时,冲击脉冲持续时间越短,接触性能参数的变化幅度越大。     

红外热成像技术在电连接器插拔磨损检测中的应用研究

接触件是电连接器的核心元件,因插拔产生的磨损会导致其电接触性能退化甚至失效。针对上述问题,提出了一种电连接器插拔磨损检测方法。基于设计的检测装置开展电连接器插拔试验,并在试验过程中对电连接器接触件进行定时红外热成像检测;同时,分析插拔过程中电连接器接触件间磨屑的分布特征及变化规律,并通过表面形貌分析和能谱分析来验证红外热成像分析结果。研究发现,电连接器插孔簧片的主要磨损区域为端部,其根部有少量磨屑且聚集区域相对分散;随着插拔次数的增加,电连接器接触件间的磨屑逐渐增多,磨损区域面积逐渐增大,且磨屑聚集的位置也随着插拔运动发生变化,随机地分布在接触件间;因存在加工误差,电连接器的插孔簧片非对称分布,使得不同插孔簧片的磨损程度存在差异。结果表明,所提出的检测方法可有效观察电连接器接触件插拔磨损的变化过程,可作为电连接器磨损程度在线监测及剩余寿命预测的有效手段。研究结果可为电连接器性能退化机理和失效分析提供依据。     

三轴随机振动下电连接器的松动机理及应力-电阻映射关系研究

在多轴复杂振动环境下,电连接器结构可能发生松动,影响其电器的电接触性能,导致设备功能失效。为探究多轴随机振动环境下电连接器松动过程中的力学特性,建立了导弹电子舱段上电连接器模型,在随机振动环境下模拟了插针相对插孔松动退出过程中接触压力的变化历程,揭示了电连接器松动过程中的应力演变机理;通过对比三轴与单轴随机振动环境下应力变化的趋势,并根据3个区间差异比较了三轴振动相对于单轴振动的电连接器松动特征,提供了一种连接器松动的三轴振动应力筛选方法;运用R.Holm接触电阻与接触压力关系式,导出了电连接器应力与电阻的映射关系,将对插针与插孔间的接触应力监测转化为对接触电阻的监测,解决了针孔内部动应力难以测量的技术难题。     

航天电连接器加速性能退化试验可行性研究

为解决高可靠长寿命的航天电连接器即使进行加速寿命试验也难以获得失效数据的问题,对电连接器失效模式以及长期贮存下接触性能变化结果进行分析,表明电连接器性能退化存在可能性,并根据长期贮存下试验数据的验证,得出电连接器性能具有退化特性.通过温度加速应力下电连接器接触性能数据的分析,得出其性能退化具有加速性,还具有一定的加速退化规律,这为采用加速性能退化试验对航天电连接器进行可靠性评估提供了依据.     

汽车用合金化热镀锌钢板摩擦特性研究

采用平板滑动摩擦实验研究了接触压力、滑动速度、润滑油黏度和温度对合金化热镀锌钢板摩擦系数的影响,基于粘着理论深入分析了合金化热镀锌钢板摩擦系数变化的原因,并利用扫描电镜对比分析了不同摩擦条件下的镀层磨损,进一步验证了合金化热镀锌板摩擦系数的变化规律.研究表明:镀锌板摩擦系数随着接触压力、滑动速度和润滑油黏度升高均有不同程度降低;摩擦系数随着温度的增加而快速升高.摩擦系数与接触压力的1-n次方成反比;在接触压力恒定的情况下,摩擦系数的大小由模具和镀层直接接触部分占总接触面积百分比α决定;α随接触压力、温度的增加而升高,随滑动速度、润滑油黏度的增加而降低.     

SLM成形薄壁件尺寸偏差预测与控制研究

目的 针对选区激光熔化成形薄壁件过程中存在的变形较大、精度低等问题,通过获得最优工艺参数区间来减小薄壁件的变形。方法 利用有限元软件分析薄壁件成形过程中温度场和应力场的演化规律;建立形变量预测模型并进行试验验证,研究工艺参数对薄壁件尺寸偏差的影响,得到激光功率、扫描速度与形变量之间的关系,实现对形变量的预测和控制。结果 随着扫描层数的增加,熔池的最高温度和热影响区也随之增大,等温线越密集,温度梯度越大,最终趋于稳定;薄壁件成形过程中,出现两侧壁边缘向内倾斜、上侧边缘出现内凹的现象,薄壁件的最大应力随层数的增加而减小,最大热应力主要分布在薄壁件底层的两端;形变量随激光功率的增大而增大,随扫描速度的增大而减小,薄壁件的形变量最小约为0.02 mm;试验验证所建立的数学模型误差在10%左右,误差较小,可以对形变量进行良好的预测和控制。结论 激光功率100~200 W、扫描速度800~1 000 mm/s为最优参数区间;降低能量密度可以有效降低薄壁件形变量,提高其精度。     

Simulation and experimental study on plug and pull characteristic of electrical connector contact北大核心CSCD

In order to find the changes of each monitoring measurement in the process of plug and pull of electrical connector contacts, concerning the influence of different structure parameters on plug and pull characteristic of electric connectors,the process of plug and pull was simulated by ANSYS. The changes of jack strip deformation, stress distribution, plug and pull force and contact force were surveyed, and the change law of contact force and other parameters was analysed with different structure size of the contact.The analysis showed that the variation of the shrinkage had the noticeable influence on each monitoring measurement followed by the jack strip length and thickness, and slot width had a little effect on the contact. The results showed that the finite element method could simulate the changes of the monitoring measurement in the process of plug and pull of contact preferably. The method can provide basis for the design and reliability test of electrical connector contact.     

AZ31 镁合金压痕-压平复合形变数值模拟

目的研究AZ31镁合金压痕-压平复合形变过程中工艺参数对形变区温度场、应力场、应变场、塑性变形力的影响规律。方法采用有限元模拟软件,对复合形变过程进行数值模拟研究,获得不同工艺参数条件下,温度场、应力场、应变场、塑性变形力的变化规律。结果在压痕形变过程中,随着形变温度的增大,形变区温度场的最高温度随之增大,最大塑性变形力的随之减小。在压痕形变过程中,随着模具温度的增大,形变区温度场的最高温度随之增大,最大塑性变形力随之减小。结论实验结果与数值模拟结果相吻合,说明数值模拟过程中的几何模型及相关参数设定是合理的。     

ZK60镁合金型材挤压过程有限元数值模拟

本文运用DEFORM-3D平台对ZK60变形镁合金型材挤压过程进行了数值模拟.分析了变形温度(T=300℃/350℃)、变形速度(V=2、5mm/s)对合金等效应变、等效应力、温度场以及变形载荷的影响规律.结果表明:温度对等效应力影响显著,变形温度从300℃升高到350℃,合金最大等效应力从75MPa降低到55MPa;变形速度对温升影响显著,挤压速度由2mm/s升高到5mm/s,合金最大温升由81℃升高到118℃.确定了ZK60合金在挤压比为25时,适宜的挤压温度为350℃,挤压速度应在5mm/s以下.     

Investigation into cylinder-on-flat adhesion elastic–plastic micro-contact under repeated loading and unloading condition

The evolution of microcontact induced deformation and stress states under repeated loading and unloading condition is of great interest for the scientific understanding as well as from the engineering design considerations of microelectromechanical systems (MEMS) based switches and similar other devices since they operate under cyclic condition. This study, therefore, investigated the microcontact interaction between deformable smooth cylindrical segment and deformable smooth flat using the finite element analysis. Elastic and elastic–plastic material behaviors and adhesion interaction are considered. The detailed information about contact area, displacement and stress state in the contact region under cycling condition are presented. Contact area varies nonlinearly even when the applied load is varying linearly in a cycle. Additionally, contact areas during loading and unloading portions of a cycle are not equal at the same load level. The deformation and contact area increases in the presence of adhesion force and also with elastic–plastic material behavior. However, the adhesion force is reduced while the contact area is increased during the microcontact between elastic–plastic bodies in comparison to those between elastic bodies. The maximum increase in stress and deformation states occurs during the first cycle, and then slowly with increasing number of cycles. Further, the maximum stress state is not at the contact surface and also not at instant of the maximum applied external force. Finally, adhesion force during microcontact interaction can be of the same order as the applied external force. Therefore, design and analysis of microcontacts in micromechanical switches and similar other devices should include the effects of adhesion force and cyclic effects. The views expressed in this article are those of the authors and do not reflect the official policy or position of the United State Air Force, Department of Defense, or the U.S. Government.     

Application of contact element method in the numerical simulation of thermal stress

The interaction relationship between casting and mold (core) decides the stress level of casting and mold (core). In this article, the stress field during the casting process of stress frame casting was simulated by contact element method provided of the professional casting simulation software, ProCAST, compared its results with the simulation results of sand mold with full rigidity. Meanwhile, the influence of shake-out temperature on residual stress was also in study. It showed that the stress result of full rigidity mechanical model is bigger than that of the contact element method. The casting residual stress first increases and then decreases along with the elevation of the shake-out temperature, and the residual stress reaches the maximum when the shake-out temperature is 600°C. The lower is the shake-out temperature, the smaller is the casting deformation.     

基于Ansys的不同截面密封圈密封性能仿真分析

目的对"凸"形、矩形和"Y"形截面密封圈的密封性能进行对比分析,为端面静密封形式的密封圈选型和结构设计提供参考。方法基于Ansys的大变形接触有限元分析,对3种不同截面密封圈进行应力和接触压力仿真分析,并对结果进行比较。结果 "凸"形截面密封圈在压缩过程中最大应力和最大接触压力变化均匀,最大接触压力面较宽;矩形截面密封圈最大应力变化均匀,最大接触压力在密封圈压缩量超过18%后呈现陡增现象;"Y"形截面密封圈最大应力和最大接触压力在密封圈压缩量超过18%后均呈现陡增现象,而且最大接触压力面狭窄。结论对于特定密封圈槽的端面静密封形式,"凸"形截面密封圈密封性能最优。     

增强体对复合材料接触性能的影响

基于等效夹杂方法,引入一种数值建模方法用于求解Hertz接触载荷作用下复合材料次表面应力场。通过与有限元方法的对比验证本方法的有效性和优越性;讨论不同形状增强体深度、材料、尺寸、体积分数、相对位置等分布参数对基体应力场的影响。分析结果表明,双增强体接触模型中,次表面最大von Mises应力随增强体深度和半径的增大呈先增大后减小趋势,随增强体与基体之间材料差异的增大而单调递增;增强体体积分数及相对位置将对基体应力分布产生较大影响。通过钛基复合材料滚动接触疲劳实验验证了本文方法处理复合材料接触性能的能力。     

磁头与离散磁道式磁盘瞬态接触行为研究

 离散磁道式磁盘在与磁头瞬态接触过程中极易损坏.为改善离散磁道式磁盘的瞬态接触状况,采用有限元仿真方法,建立了平整化前后离散磁道式磁盘与磁头的瞬态接触模型,分析了平整化前后离散磁道式磁盘接触应力分布特点,研究了磁头冲击速度、径向速度、磁盘表面摩擦系数等接触条件及平整化对离散磁道式磁盘最大等效塑性应变、塑性应变总体积的影响.结果表明：磁头冲击速度、寻道速度增大均可导致磁盘最大等效塑性应变、塑性应变总体积增大;摩擦系数增大可增大磁道最大等效塑性应变、减小塑性应变总体积;在接触初期,平整化离散磁道式磁盘可以减小磁道最大接触应力,缓解应力集中现象;在接触全过程中,平整化离散磁道式磁盘可以减小磁道最大等效塑性应变及塑性应变总体积;平整化所用2种弹性模量等力学特性不同的填充材料,即磁道材料与类金刚石碳,对于磁道接触状况的改善作用区别较小.以上结论可为降低离散磁道式磁盘的破坏程度提供理论指导．