基于ANSYS某型电连接器插拔过程的可靠性分析

研究和分析了JF系列某型电连接器的组件端子在随机振动应力作用下的接触失效情况,由组件端子的失效机理及其运动状态构建出理论力学模型,据此提出了组件端子在随机振动作用下的可靠性增长方法;构建JF系列某型电连接器的组件端子插拔力的数学模型并对插拔力进行分析,确定了插拔力的变化趋势及其与各因素的关系,确定了组件端子插拔力的取值范围,得出在取值范围内振动应力作用下组件端子接触失效随插拔力的增加而降低的结论;建立JF系列某型电连接器单针孔接触对的有限元仿真模型,并利用此模型模拟了电连接器接触件的插合与分开过程,得到接触面最大和最小插拔力时的应力分布图及插拔力随时间变化图,所得数据与理论模型计算相吻合,为研究电连接器的接触可靠性提供了依据.     

电连接器接触件结构分析与插拔试验

为了提高电连接器的接触可靠性,针对电连接器接触件,进行结构力学分析与接触情况研究,提出了一种接触件接触面积的迭代计算方法;建立了接触件的参数化有限元模型,并利用ANSYS软件对接触件的接触情况进行了运动仿真,得到了接触件插拔过程中接触压力、插拔力的变化情况和应力分布情况。通过对有限元模型的参数化仿真,得到了各结构参数对接触状态的灵敏度,确定了影响接触状态的关键参数。通过对接触件的插拔试验,验证了提出的理论分析、仿真计算方法的可行性。     

JF系列某型电连接器组件端子可靠性研究

深入研究和分析了JF系列某型电连接器的组件端子在随机振动应力作用下的接触失效情况,由组件端子的失效机理及其运动状态构建出理论力学模型,考虑理论模型分析及实际失效情况,提出组件端子在随机振动作用下的可靠性增长方法。构建JF系列某型电连接器的组件端子插拔力的数学模型并对插拔力进行了分析,确定了插拔力的变化趋势及各因素之间的关系。参照相关手册确定了组件端子插拔力的取值范围,得出在取值范围内振动应力作用下组件端子接触失效随插拔力的增加而降低的结论。建立JF系列某型电连接器单针孔接触对的有限元仿真模型,并利用此模型模拟了电连接器接触件的插合与分开过程,得到接触面最大和最小插拔力时的应力和应变分布图以及随时间变化图。     

电连接器接触件断裂失效分析

电连接器是电气传输系统的基础元器件之一,接触件作为连接器的核心零件,其接触性能的可靠性关乎整个设备、乃至整个系统的稳定运行.对某型号电连接器接触件出现的断裂现象进行失效分析,建立了接触件的理论数学模型,进行理论推导计算,并利用Abaqus有限元仿真软件对电连接器进行仿真分析.通过对比接触件机械寿命试验结果,发现单个接触件弹力理论计算值为5.58 N,仿真分析结果为5.547 N,与5.75～5.85 N的弹力试验结果高度一致.此外接触件最大弯曲应力理论计算值为1083 MPa,与仿真结果1116 MPa也较为相近,该弯曲应力已十分接近材料的极限应力,存在一定的断裂风险.因此采用理论计算、仿真分析等手段对接触件力学结构进行定量分析,降低产品失效风险,将大大提高电连接器的研发效率,对电连接器设计具有重要的指导意义.     

电连接器接触件插拔特性研究

接触失效是电连接器的主要失效形式，为提高电连接器的可靠性，对电连接器接触件进行插拔特性研究，分析电连接器接触件收口量对接触件应力、应变、变形、插拔力的影响规律。研究结果表明，收口量越大，所需要的插拔力越大，所产生的接触应力、应变、变形也越大。在插针头部刚接触插孔至插针头部完全插入插孔这一阶段，数据波动较大。在插针头部完全插入插孔至插针插孔完全插合这一阶段，数据基本保持不变。     

电连接器接触件振动可靠性试验评估

针对振动环境下电连接器接触件可靠性的快速评估问题,建立考虑接触件在电连接器内部的安装情况和插头插座连接情况的振动模型,利用ABAQUS软件进行正弦和随机振动仿真,得到了插孔和插针间的相对位移和插孔簧片根部应力的变化规律;建立随机振动应力作用下,接触电阻基于Wiener过程的退化模型,考虑漂移系数和扩散系数的随机性,结合加速因子不变原则建立漂移系数和扩散系数的加速模型;给出基于上述模型的步进应力加速退化试验数据统计分析方法;制定振动环境下接触件步进应力加速退化试验方案并开展试验,通过对接触件插拔力的研究和对接触表面的微观分析验证了失效机理,对试验数据的统计分析验证了所建模型的正确性,给出接触件寿命和振动量级间的关系,实现振动环境下电连接器接触件可靠性的快速评估.     

插拔对贮存电连接器性能退化的影响研究

针对目前电连接器的贮存寿命评估中尚未明确计入插拔的效应,因而不能准确地指导实际应用的现状,以Y11P-1419型电连接器为研究对象,深入分析了电连接器贮存期间的氧化腐蚀和定期的测试插拔所造成的接触失效,并设计了实验室模拟实际贮存的加速退化对照试验,进而通过对试验现象的观察、试验数据的统计分析和试验样品插孔微观表面形貌的扫描电镜(SEM)与能谱(EDS)分析等方面的研究,明确了贮存电连接器计入插拔的效应:因定期插拔造成了插拔后的阻值跳变,且因插拔而逐渐刮擦磨损镀金层和氧化膜、裸露基体铜,加速了后续贮存期间接触区域的氧化腐蚀。研究结果表明,插拔明显地加快了贮存电连接器性能退化的进程。因此,为了提高电连接器贮存寿命评估的准确度,必须计入插拔因素的影响。     

高速背板连接器接触件插拔力数值仿真分析

以提高某型号高速背板连接器的机械可靠性为研究目标,建立了该连接器单根接触件的CAD/CAE参数化模型,通过借助有限元方法对接触件的插入/拔出过程进行非线性动力学分析,得到了单根接触件动态插拔力的变化情况。其中,母端最大插入力和最大拔出力分别为0.28N和0.09N;而公端最大插入力和最大拔出力则分别为0.348N和0.10N。结果表明:母端所受应力变化明显,而公端的插拔力变化范围较大;与试验测试结果相比较,公端最大插入力符合实际要求,但最大拔出力偏小,且误差较大;通过改变公端的插入位置高度进行插拔力优化后,仿真数值与测试数值基本吻合,从而验证了数值仿真分析的可行性。所得结论可为电连接器的结构设计、优化以及疲劳寿命预测提供参考依据。     

VPX连接器接触和插拔特性分析研究

为提升雷达装备中高速背板连接器的插拔可靠性,以某型号VPX连接器为研究对象,对该连接器的机械性能开展了仿真和试验研究,建立了该连接器单根接触的解析模型,并通过ANSYS对该连接器在插拔过程开展非线性动力学仿真分析,搭建高精度6自由度的试验平台,考虑雷达装备的安装条件,对不同极限偏差下连接器插拔的力学性能和接触电阻开展试验测试。研究结果表明:平稳插入阶段插入力为0.17N,水平偏差对插拔力影响较小,垂直偏差对插拔力影响较大,且极限偏差对接触电阻影响不大。所得结论为该连接器的工程应用以及疲劳寿命预测提供参考。     

电连接器悬臂弹舌式接触件插拔分析

为了优化电连接器的设计,针对电连接器悬臂弹舌式接触件进行插拔过程分析,建立插拔力和接触压力的理论模型。利用ABAQUS软件对接触件的插拔过程进行有限元仿真,研究了各参数对插拔力和稳定接通状态的接触压力的影响。通过接触件的插拔实验验证了理论模型和仿真分析的准确性。结果表明:最大插拔力随着摩擦系数μ、弹舌倾角α_0。和初始接触点至最高点距离H_3增大而增大,随插头端子与插座端子的间隙H_2增大而减小;稳定接通状态的接触压力随参数α_0、H_3增大而增大,随H_2增大而减小。     

航空电连接器热循环试验与寿命预测

通过加速寿命试验,研究热循环条件下航空电连接器可靠性并探索其寿命预测方法,提出了一种模拟昼夜温差影响的热循环加速试验方法(包括试验方案及电路的设计)。热循环加速试验中,将高温稳定阶段的航空电连接器插孔应变量作为其性能退化进程的主要监测参数,进行了应力松弛引发的航空电连接器性能退化规律的试验研究。理论推导了航空电连接器失效对应的应变量临界值,分别利用灰色模型预测法、时间序列法和神经网络时间序列法对航空电连接器进行了寿命预测。试验结果表明：接触件应变量随热循环次数的增加而逐渐减小,且温差越大,应变量的减小量越大,应力松弛现象越明显,性能退化越快,寿命越短。随着热循环中温差值的增大,热循环寿命近似呈指数下降。     

贮存剖面下电连接器接触性能退化统计建模研究

针对电连接器面向任务剖面时的贮存可靠性评估问题,分析了电连接器在贮存剖面下的贮存应力及相应的接触失效机理,并建立了在温度-插拔应力下的电连接器接触性能退化统计模型;建立了基于接触对表面接触斑点与氧化腐蚀物的随机相遇机制的计算机模拟模型,以计算机模拟结果与试验结果进行比较,验证了所建模型的有效性;为了进一步检验模型,设计了6组对比试验,并对样品接触件的表面进行微观分析,试验结果表明电连接器的性能退化数据服从正态分布且与模拟结果成线性相关关系,另外插拔力对接触件表面造成损伤并加速了退化过程;解决了电连接器在温度-插拔组合应力下的性能退化建模问题,为电连接器面向任务剖面的加速退化试验方案设计及可靠性评估等进一步的研究奠定了基础。     

振动环境下电连接器接触性能退化机理

针对电连接器金属接触件在交变振动应力作用下易产生应力松弛及微动磨损现象,从而降低电连接器接触可靠性的问题,建立了电连接器接触件数学模型;设计了 电连接器振动试验方案和测试电路并进行了试验;分析了电连接器的接触性能退化机理。试验中,试品接触件接触电阻随振动次数的增加而缓慢增大,接触电阻的波动量与振幅和频率相关。试验后,电连接器的插孔孔径增大,插拔力有增有减。由此可知：应力松弛和微动磨损现象是导致电连接器接触性能退化的两个主要因素,插孔中晶粒尺寸减小及滑移线密度的增加是插孔出现应力松弛的根本原因。     

航天电连接器步进应力加速寿命试验研究

航天电连接器具有可靠性高、寿命长的特点,为解决其接触可靠性评估问题,通过分析其接触失效机理,指出在温度应力下的接触失效物理模型为Arrhenius方程,接触寿命服从两参数的Weibull布,并在此基础上建立了接触可靠性统计模型;研究了航天电连接器步进应力加速寿命试验方法,利用极大似然估计和Nelson累积失效模型,提出...     

温度振动对不同芯数电连接器影响的研究

在军事设备和电气设备中,电连接器负责连接各个组件以形成完整的系统。它是组成系统的基本单元,航空设备中的电连接器触点最有可能失效并导致系统不能正常工作。重点讨论在影响电连接器众多因素中的温度和振动对不同芯数连接器的影响。利用ANSYS软件分析不同芯数电连接器的温度,振动和疲劳。结合傅里叶定律公式推导验证温度分析结果,研究结果为电连接器的可靠性分析提供了参考依据。     

基于温升控制的电流连接器改进设计

针对连接器使用过程中因温升过高导致的电连接器失效问题,提出来基于温升控制的电流连接器改进设计。首先根据热传学理论建立了电连接器的传热模型,根据传热模型分析了电连接器温升的影响因素,并提出了增大接触件横截面、更换高电导率材料及加大接触件排列间距的改进措施,采用ANSYS对改进前后的电流连接器进行了有限元仿真,理论验证了改进措施的可行性。对改进前后的电连接器进行了温升验证实验,试验结果表明:改进设计后温升降低26%,有限元模型仿真温升误差在(15.2~29.3)%范围内。基于温升控制的电流连接器改进设计为电连接器的设计提供了参考。     

航天电连接器的可靠性设计建模

以库房贮存背景下的J599系列电连接器为研究对象,分析电连接器在贮存环境下的主要失效部位及失效机理,确定了接触失效为最主要的失效模式,而接触对表面氧化物膜层增厚使得膜层电阻增大是造成接触失效最主要的原因;结合氧化物膜层的增长规律、膜层生长的化学反应理论以及接触对的功能与结构,进一步从微观层面对膜层电阻的生长规律进行了描述;基于电连接器接触电阻退化轨迹、接触退化率在温度应力水平下的变化规律以及接触可靠度与接触性能退化量之间的关系,建立电连接器的贮存可靠性统计模型;综合考虑镀层厚度、孔隙率、接触件基体材料、开槽簧片长度以及微观表面形态等尺寸、工艺和材料参数与其可靠性指标之间的关系,建立电连接器可靠性设计的数学模型,提出了电连接器可靠性定量设计的方法。     

基于稳健性设计原理的接触件插拔力质量一致性优化方法

基于简支梁结构理论提出斜线簧接触件插拔力计算模型,通过试验与仿真对比分析,验证了该模型的正确性。利用稳健性设计原理,对斜线簧接触件的关键参数进行参数设计和容差设计,确定设计参数中心值的最优组合和容差最佳分配方案。基于蒙特卡洛思想,通过虚拟装配斜线簧接触件,获得优化前后的斜线簧接触件插拔力的质量特性分布,并选取按优化前后的尺寸要求装配的斜线簧接触件测试插拔力,统计分析得出插拔力合格率,对比优化前后的斜线簧接触件插拔力的质量特性分布,分析表明优化后的插拔力合格率得到很大提升。     

同心连接器的力学性能测试技术和系统研究

为了能快速测量同心连接器插拔过程中的力学性能和准确评价机械寿命,研制了一种同心连接器的力学性能测试系统。该系统主要由运动模拟的机械装置和传感测量与电机控制的测控子系统组成,具有四路同步自动测试能力;根据连接器测试标准分析系统的性能指标,提出一种直线运动与旋转运动相结合的测试方法,使测试条件更加符合连接器真实使用情况;同时设计出具有自适应能力的柔性夹具,减少安装误差对测试结果的影响;对运动模拟机构进行建模分析研究,在极限速度条件下确定插拔循环周期内直线与旋转运动配合时序。对连接器样品进行单次和多次插拔测试,分析数据得到了连接器的力学性能并对机械寿命评估验证,实验结果表明该系统满足测试要求且能得到预期效果。     

基于改进灰色模型的疲劳寿命预测及可靠性评估

针对试验件中对数疲劳寿命均值随应力水平具有线性关系,但方差却具有波动性的状况,引入改进灰色模型对两者进行仿真分析。采用粒子群优化算法对模型多个参数进行估计。结果显示对数疲劳寿命均值与试验数据吻合良好,具有很好的线性关系;波动方差的拟合曲线顺滑,不仅清晰地定性显示其发展趋势,还能够定量地对均值和方差进行预测,尤其是对疲劳极限以下的寿命均值和方差的预测,避免了经验公式的使用。利用改进灰色模型预测得到的疲劳寿命均值和方差,结合疲劳累积损伤模型对块谱作用下的试验件可靠性进行了评估;通过中位秩计算试验件的失效概率,验证了可靠性仿真结果的正确性。