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线束设计:端子设计与应力分析

  电子连接器的基本要求

  维持稳定且足够的正向力

  破坏表面的薄膜

  移除掉污染物

  减少或去除微振动滑擦

  防止污染物的侵入

  维持端子电镀层的完整性

  正向力设计

  产品的可靠性

  接触电阻有密切

  mating/un-mating force

  瞬断问题

线束设计:端子设计与应力分析

  电镀层之耐磨耗性

  端子正向力要求

  镀金端子正向力:80-100g

  SIM Card/SD用端子:20g-50g

  镀锡铅端子正向力必须大于150g

  正向力与接触电阻关系

  端子应力设计基础

  端子设计要求

  Forming and blanking 端子

  最大应力设计

  最大应力<材料强度(680-780 MPa for C5210EH)。

  FEM分析所得的最大应力含应力集中效应,通常会大于 nominal stress,因此应排除应力集中效应。

  高应力设计的趋势:Connector 小型化的趋势,使端子最大应力已大于材料强度,如何在临界应力下设计端子是重要课题。

  临界应力的设计应以理论应力值为基础来设计,所考虑的因素包括:位移量,理论应力,永久变形量,反复插拔次数。

  常用压力单位换算表

  压力单位换算范例:

  铍铜 290TM-04 抗拉强度为 98 Kgf/mm²,可换算为多少MPa?

  98 Kgf/mm² = 9800 Kgf/cm²

  又 1 Kgf/cm² = 0.0980665 MPa(由换算表得知)

  98 Kgf/mm² = 9800 Kgf/cm² = 961.052 MPa

  应力-应变关系

  降伏强度

  开始塑性变形的应力水平或发生降伏现象由开始偏离应力——应变曲线线性部分来决定。此点有时称为比例限,此直线和应力——变曲线之塑性区的交界点所对应的应力定义成降伏强度。

  拉伸强度

  降伏后金属连续塑性变形的应力必须增加直到最大值,然后降低使材料断裂。拉伸强度TS是位于工程应力曲线最高点的应力。此点相当于结构于拉伸下可承受的最大应力,若此施加并维持此应力将会导致破裂。

  在此点之前拉伸试片内的所有变形均是均匀的,但在此最大应力时,在某些点开始形成颈缩,且随后的变形会局限在此颈缩区,此种现象称为颈缩,最后断裂发生在此颈缩区。

  端子简化

  端子简化为线段

  实例说明:

  Excel试算表应力分析

  试算表注意事项

  对于 FORMING TYPE 端子较准确

  端子线段几何输入由受力点开始

  线段细分越小,分析结果越准确

  在最后一个端子结构尺寸输入后,其后的所有的线段长度、角度必须输入“0”,截面长、宽须输入“1”

  输入正向力值(N),使其位移量近似我们所设定的数值

  端子应力分析

  有限元素法

  应力分析运用于电子连接器产业

  端子正向力分析

  端子最大应力分析

  金属件(如latch)最大应力分析

  塑胶件裂痕分析

  Ansys 应力分析软体介绍
 

  ANSYS 主要执行步骤:

  Preprocessor——建模型、切网格

  Solver——设立边界条件、施力情况

  Postprocessor——显示结果

  Preprocessor

  Preprocessor——mesh

  Solver

  Solver——Boundary Condition

  Postprocessor——看结果

  Postprocessor

  应力分析实例示范

  IGES 格式转出 Autocad/Pro E

  IGES 格式转入 ansys

  选取 IGES 档

  转入 ansys 前处理

  将 Line 建成 Area

  选择 element type ——2D

  选择 plane stress with thickness

  输入 real constant

  输入材料特性

  切网格

  完成网格

  设定边界条件

  设定自由度

  设定位移量

  设定位移量大小

  开始运算

  进入后处理

  Plot Results——Element Solution

  应力分析结果

  正向力分析结果

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