电连接器热循环加速试验与失效分析研究

空间技术的迅猛发展对电连接器可靠性提出了更高的要求,主要研究温度循环条件下电连接器的可靠性问题。结合加速寿命试验理论,设计了一种电连接器热循环加速试验方案并进行了试验。在试验中,试品接触件的接触电阻值随循环次数的增加而缓慢增长,利用灰色模型预测出了试品的热循环寿命。此外,对试验后试品插孔的分析发现：插孔的晶粒尺寸增大且不均匀,亚结构的碎化程度、位错密度及有序的β′相均有增加。由此可知,连接器插孔中微观结构的变化是引发其综合力学性能下降,插孔出现应力松弛现象,而导致接触可靠性逐步蜕化的根本原因。     

基于Wiener模型的某型导弹电连接器寿命预测

某型导弹电连接器属于高可靠性、长寿命产品,为了预测其寿命提出了基于Wiener模型的性能退化量分析方法。以电连接器的接触电阻作为性能参量,通过温度、湿度双应力加速退化试验获取了其性能退化数据。利用Wiener模型对样品退化轨迹进行拟合,使用广义艾林模型描述了样品寿命与温度、湿度之间的关系。使用极大似然估计的方法,对所有性能退化数据进行整体统计推断,估计出了模型参数,对电连接器进行了寿命预测。     

基于加速因子的退化型产品可靠性评估方法

基于退化轨迹的方法是退化型产品进行可靠性评估的主要方法。针对传统退化轨迹方法在确定产品寿命分布类型方面存在的不足,提出了基于加速因子的统计分析方法。此方法通过加速因子把各加速应力水平下的伪寿命值折算到正常工作应力水平下,利用全部折算值使用Anderson-Darling拟合优度检验方法确定最优寿命分布类型,然后进行可靠性统计推断。使用某型电连接器的加速退化试验数据对提出的方法进行了使用说明和应用验证,对该型电连接器进行了可靠性评估,得出平均寿命为400727 h。     

射频绝缘子与基板互连焊点热疲劳可靠性有限元模拟研究

以焊点塑性应变范围为依据,通过有限元模拟法,结合ANAND本构方程和CoffinManson半经验方程,研究了微波产品射频绝缘子与基板互连的焊点在温度循环过程中的热疲劳可靠性。研究首先分析了焊点在高、低温阶段的形变情况以及应力应变分布情况,然后讨论了盒体、基板和垫片材料对焊点热疲劳可靠性的影响,最后分析了焊点结构对可靠性的影响。     

可靠性强化试验及其在引信中的应用

可靠性强化试验包括设计阶段的高加速寿命试验和生产阶段的高加速应力筛选.把故障或失效当成主要的研究对象,通过发现、分析和纠正故障达到提高引信可靠性的目的.高加速寿命试验分为四个主要部分:温度步进应力、快速温度变化、随机振动、温度与振动综合应力.高加速应力筛选在高加速寿命试验结果的基础上设计,一般将综合环境应力中的高、低温度限定在工作极限的80%,而振动应力则以破坏极限值的50%作为试验的初始条件,进行综合环境应力试验.     

稳态高温环境下薄壁结构声疲劳分析与试验验证

针对高超声速飞行器和战术导弹薄壁结构热声疲劳问题,采用耦合的有限元/边界元法(FEM/BEM),对根部固支的GH188材料薄壁结构进行动力学响应计算。研究了不同温度场和不同声压级组合下,薄壁结构危险点位置处X方向应力响应规律。基于改进的雨流计数法绘制出结构应力响应的雨流循环矩阵(RFM)和雨流损伤矩阵(RFD),分别对应力循环和结构损伤程度进行分析。结合Morrow平均应力模型和Miner线性疲劳累积损伤理论对薄壁结构的疲劳寿命进行预估。通过热声疲劳试验对上述仿真结果进行验证,试验结果表明:数值仿真对结构破坏位置判断准确,高温环境中结构基频的计算值与试验值吻合,结构动力学响应计算结果与试验结果获得很好的一致性,结构疲劳寿命预估结果与试验结果处于同一量级,验证了稳态高温环境下薄壁板结构声疲劳分析的有效性。     

高强化柴油机活塞加速热疲劳与等效寿命评估方法

针对高强化柴油机中的活塞在实机状况下热疲劳寿命难预测的问题,提出采用加速热疲劳方法的部件模拟试验寿命来预测活塞的实机寿命。基于临界面法,循环计算得到活塞在实机工作条件下和部件模拟条件下的仿真寿命结果,并运用活塞加速热疲劳试验数据对仿真的寿命数据进行验证,得到的寿命仿真计算值与试验值一致性较好,验证了临界面法的精确性;通过损伤等效分析,确定活塞实机标定工况下的寿命与台架寿命之间的关系;采用非线性拟合的方法,得到部件模拟条件试验条件下循环寿命与加载时间、最高温度之间的关联式。研究结果表明：在实机工况和部件模拟试验条件下,仿真计算得到活塞最先发生疲劳破坏的位置为喉口区域,说明二者的失效区域和失效特征具有一致性;在活塞喉口最高温度为408.6 ℃时,得到活塞实机标定工况下的寿命是部件模拟条件下的21.2倍;在活塞部件模拟条件下,最高温度相同时,活塞寿命随加热时间的减小而减小;加热时间相同时,活塞寿命随最高温度的增加而减小;根据拟合的关联式,得到活塞发生破坏时的活化能为61.5 kJ/mol。     

基于蒙特卡洛模拟的身管疲劳寿命加速试验与分析

为解决身管疲劳寿命试验时间长、费用高等问题,提出对身管进行加速寿命试验。基于蒙特卡洛方法对身管疲劳寿命的加速试验进行模拟,得到身管疲劳寿命的分布规律,同时对加速试验的基本假设进行验证,并估计出加速模型的参数。研究表明,身管的疲劳寿命在不同加速应力水平下均服从对数正态分布,加速因子与应力水平呈指数关系,通过加速模型估计的正常应力水平下身管疲劳寿命值与试验值之间的误差较小,验证了身管疲劳寿命加速试验的可行性。该研究为今后开展身管疲劳寿命的加速试验以估计身管疲劳寿命提供了一种理论方法。     

温度对HTPB推进剂疲劳特性的影响

为了研究端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂不同温度下的疲劳特性,进行了不同温度下恒应力控制的疲劳循环加载试验。以峰值应变作为损伤因子,基于损伤力学和粘弹性理论,建立了HTPB推进剂含温度效应的疲劳损伤三阶段演化模型。结果表明,随着温度的升高,材料的疲劳寿命缩短,疲劳断裂应变增大。疲劳过程中的峰值应变具有明显的三阶段演化规律:初始变形阶段、稳定发展阶段和加速阶段。建立的三阶段演化模型克服了两阶段模型不能考虑宏观裂纹扩展的缺点。拟合模型参数,运用线性回归的方式预测了213 K和333 K的理论结果,该结果和试验结果较为一致,因此,它可以很好地表征材料的损伤演化规律。     

弧齿锥齿轮弯曲疲劳寿命仿真与加速试验评价

疲劳寿命试验是齿轮强度评价必不可少的手段,但长期以来弧齿锥齿轮疲劳试验数据缺乏,导致相关产品设计存在较大的不确定性。本文建立了弧齿锥齿轮三维有限元模型,给出了相应的弯曲疲劳寿命仿真计算流程;探讨了加速疲劳试验的机理与方法,确定了加速疲劳试验应力因子。对20CrNiMo材料试棒进行了拉伸疲劳强度试验,获得了材料的S-N曲线,以此为基础数据,利用三维有限元软件完成了两个水平的弯曲疲劳寿命仿真计算;在专用闭功率流耐久性试验台上进行了若干组齿轮的弯曲强度疲劳寿命试验,疲劳寿命与理论仿真结果对比误差小于3.2%,一致性较好。证明了以疲劳寿命仿真与加速试验手段评价复杂结构件锥齿轮弯曲疲劳强度的可行性。     

基于支持向量机的热喷涂层接触疲劳寿命预测

针对热喷涂层接触疲劳寿命的预测问题,利用装备再制造技术国防科技重点实验室研制的新型接触疲劳/磨损多功能试验机(RM-1试验机),基于中心复合设计进行等离子喷涂Al₂O₃-40%TiO₂ 涂层（AT40涂层）受到接触应力、转速、涂层厚度和滑差率共同作用下的接触疲劳寿命试验,并通过扫描电镜观察涂层的失效形貌。采用3σ准则检验接触疲劳寿命试验的可靠性,将黄金分割法与信息熵理论相结合,对训练集和测试集进行划分。基于支持向量机（SVM）原理,建立综合考虑接触应力、转速、涂层厚度和滑差率的寿命预测模型。研究结果表明：在接触应力、转速、涂层厚度和滑差率共同作用下,涂层的损伤失效主要是分层失效和表面磨损;采用中心复合设计方案得到的多因素接触疲劳寿命具有可靠性;基于SVM回归理论训练的预测模型具有较高的显著性,可用于表征AT40涂层接触疲劳寿命与接触应力、转速、涂层厚度和滑差率的函数关系,为喷涂层接触疲劳寿命预测提供理论参考。     

基于中心复合设计的热喷涂层接触疲劳寿命预测研究

采用中心复合设计方法,研究服役条件对超音速等离子喷AT40涂层接触疲劳寿命的影响。基于回归分析原理,利用响应曲面方法建立了综合考虑转速、接触应力和滑差率的多因素寿命预测模型,并分析了转速、接触应力和滑差率对接触疲劳寿命的综合作用。研究结果表明：不同服役条件下AT40涂层的接触疲劳寿命具有相同的寿命分布;滑差率是影响接触疲劳寿命的主要因素,接触应力是次要因素,而转速的影响不显著;接触应力和滑差率的交互作用、转速和滑差率的交互作用均对接触疲劳寿命有显著影响。模型的显著性检验结果表明,所拟合的响应曲面回归模型具有较高的显著性,可用于表征转速、接触应力和滑差率与AT40涂层滚动接触疲劳寿命的关系。     

基于Simulink 的点火电流计算方法

针对电火工品实际工程应用中如何保证其可靠作用的问题,提出一种基于Simulink 仿真软件的点火电流 计算方法。分析电火工品点火原理,综合考虑高温环境下点火电路电缆阻值变化、接插件接触电阻等影响因素,通 过仿真计算复杂点火电路点火电流,并进行试验验证。结果表明：该算法能提高火工品工作可靠性,节省研制成本, 为工程设计领域提供一种可行的方法。     

Study on Higher Efficiency Thermal Cycling Profile for HALT

HALT (highly accelerated life test) is a new reliability test technique. This paper uses nonlinear finite element method to analyze the stress strain characteristic of solder joints of PQFP (plastic quad flat packaging) and BGA (ball grid array) under thermal cycle test, and studies influences of profile parameters of the thermal cycle, such as hot and cold soak temperature, hot and cold soak time and temperature change rate, on elastic strain range, accumulated plastic strain, fatigue life and test efficiency of two types of solder joints. Based on the above research and experimental verification, this paper presents the method to build an optimal thermal cycling profile for HALT of electronic components.     

碳/碳化硅复合材料接触热阻计算方法

在高速飞行器结构与防隔热系统设计及评估中,需要准确判断接触热阻对结构热响应的影响。针对当前高速飞行器采用性能优异的碳/碳化硅复合材料,建立了该材料接触热阻理论计算方法,并完成了典型工况地面风洞验证试验研究,进一步利用该方法开展碳/碳化硅复合材料之间接触热阻的变化规律研究。研究结果表明,建立的高温接触热阻计算方法与地面风洞试验结果对比具有较好的精度,典型工况下碳/碳化硅复合材料接触热阻的热响应预示结果与地面试验结果误差仅约4%,有关结果可以为高速飞行器结构与热防护系统的设计及安全评估提供参考。     

电火花表面强化的热应力研究

分析电火花表面强化层的应力场特点,建立三维应力场模型,并利用APDL编程实现对应力场的有限元数值模拟,给出强化层和基体在不同位置、不同方向的应力分布和变化规律。结果表明:强化过程中,熔池及附近区域存在的巨大且剧烈变化的温度梯度和不一致的冷却速率使试样产生很大的热应力;由于热导率和热膨胀系数存在差异的缘故,各节点的应力值随着位置的变化而变化;试样的应力曲线在热影响区都存在突变,有强化层时,由于强化层和基体材料的比热容c和热导率κ不一致,加剧应力曲线在热影响区的突变;采用梯度强化层和热处理工艺可以有效地改善电火花表面强化层的应力分布。     

某型车用柴油机机体缝合螺栓的可靠性增长研究

针对某型车用柴油机机体缝合螺栓存在的断裂问题,研究机体缝合螺栓的失效模式及其失效机理,设计机体缝合螺栓模拟试验装置,进行机体缝合螺栓振动试验,实现机体缝合螺栓断裂失效的复现。在此基础上,研究机体缝合螺栓的可靠性增长措施及其有效性,将改进后的机体缝合螺栓安装在柴油机上进行应用验证。研究结果表明：机体缝合螺栓的失效模式为疲劳断裂,机体缝合螺栓在工作时发生共振是导致其断裂的原因;机体缝合螺栓采取可靠性增长措施后在安装状态下的固有频率得到显著提高,能够有效避免因共振引发的断裂失效。     

电火花磨削加工蜂窝环的热物性参数研究及表面温度场仿真分析

基于GH536高温合金材料的性能特点,通过试验利用数值模拟方法得到了GH536高温合金的热物性参数随温度变化的非线性规律,并利用ABAQUS软件对电火花磨削加工蜂窝环时温度场分布进行了有限元模拟,分析了温度场分布对蜂窝环表面加工质量的影响。试验结果表明：利用有限元分析对电火花磨削蜂窝环时温度场的分布规律进行模拟是可行的,且模拟过程准确、迅速,适用于电火花磨削薄壁类零件的工艺过程的优化,更为精确计算电火花磨削过程中产生的热应力、残余应力等提供了理论依据。     

小口径步枪枪管在连续单发射击下热效应特性

为分析小口径步枪枪管在热载荷和周边零件作用下热效应对枪管性能的影响,开展枪管表面有无周边零件对枪管温度场和热变形场差异研究.基于初始条件和热边界条件,在有限元分析软件ANSYS中建立高温火药气体热作用下三维枪管及周边零件的热-结构耦合模型.将热电偶固定在枪管表面,并对枪管表面10个位置进行温度测量,实验结果与仿真结果基...