连接器设计中,仿真技术提供了力学理论依据

摘要:北京时间20200122关于【连接器设计中,仿真技术提供了力学理论依据】的具体情况和说明,让www.gywsjx.com新闻频道的以图文形式为您慢慢道来。

采用有限元方法,借助计算机软件 solidwork 对连接器进行 3D 建模,将连接器部件 3D模型进行有限元模型分析,对进行屈服力的计算及其材料进行应力应变分析,为连接器设计提供了力学理论依据。

连接器的结构:包括连接线固定块①、连接器母端②、连接线③、连接金属端子④,连接金属端子④与连接线③铆合后,固定与连接器母端②内, 连接线③尾部与固定块①注塑固定在一起,连接器母端②的弧形面与与产品紧密连在一起。由于这种在电器设计中普遍采用,因此选取它作为研究分析对象。

连接器在生产注塑过程遇到以下问题:1、 连接器母端②尾部的弧形尺寸比较难控制,2、 连接器母端弧形部位在测试达到 150N 的力会出现断裂,3、注塑过程中弧形面经 moldflow 结构计算后有 0.1mm 变形的趋势。对生产过程中遇到的问题进行设计改善, 针对连接器母端变形和安装面过小现象,我们通过对连接器相配合的塑胶支架进行重新设计来解决连接器弧形部位完全与支架配合问题。

将连接器 3D 模型在 Solidwork 中分以 .stp 后缀命名的文件保存,在 Patran 程序的运行中选择以同样的格式导入,由于在 Solidwork 以 mm 单位设计的连接端子模型,在连接端子导入中也要规定其以 mm 单位作为设计长度要求。在导入前,进入 preference 菜单中的 Geometry Scale Factor 中设定 1000.0(millimeter)作为长度单位,并选择并选择其后缀名为 .stp 的文件格式导入。

由于连接器受到的力是顶端,即连接器弧形部位轴载荷最大时,受到的载荷是静载荷。根据产品结构和组装要求, 连接器弧形部分固定,顶部受力。 外壳材料为 PA66, 端子为 C5191,C5191 材料的弹性模量 E=2.62Gpa,泊松比 v=0.34,屈服强度 σb (MPa):≥69。

在进行有限元网格划分和材料定义时,本文有限元分析采用固体元素,考虑到连接端子的背部凸台复杂的形状及 Solidwork 以导入 solid 格式导入,网格的划分不能采用 ISOmesh, 本文采用 mesh/solid/Tetmesh/tet4 的格式。根据设计功能需要,连接器顶部的凸台平面在使用中进行空间力的约束,根据设计要求顶部要使加不少于 100N 的力对连接器约束与载荷的施加力。

连接端子材料为 PA66,弹性模量 E=2.62Gpa,泊松比 v=0.34。由于只进行静力分析,所以材料其它属性不代入计算分析。在 Materials 中输入材料的属性数值,然后在 properties 中为有限元模型选择建立的材料属性即可完成对连接外壳材料和分析单元属性的定义。

根据静力学理论分析,连接器接近弧形处的弯矩最大,属于变形危险面。通过有限元分析,连接端子部分最大应力位于弧形的外侧上,与静力分析结论较吻合。从有限元分析结果中可知,连接端子最大应力为 2.7Mpa,最大位移位于弧形面,最大位移为 0.047mm,有材料手册可知 PA66 的屈服极限是 69Mpa,在外加极限载荷的情况下,考虑其它组装中插入外力载荷因素的影响,连接器的工作强度相应降低,连接器弧形部分都能满足设计要求。


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