Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Анализ прочности печатного узла при воздействии ударов. ⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4
В результате воздействия одиночного удара или последовательности ударов элементы и узлы конструкции приходят в колебательное движение. Напряжения и деформации, возникающие при этом, могут достигать больших значений, что может привести к потере прочности и жесткости. Проверим прочность платы при воздействии на корпус блока ударного импульса синусоидальной формы. Исходные данные: Амплитуда ударного импульса прямоугольной формы – = 150 м/с2 Длительность удара – от 2 до 15 мс Частота собственных колебаний платы - f0 = 46, 2 Гц. Общая масса платы и микросхем – m = 18, 7 г = 18, 7۰ 10-3 кг Высота платы – L = 174 мм = 0, 165 м Толщина платы – h = 1, 5 мм; Ширина полосы платы – b = 17, 5 мм; Статическая сила - Рст = 0, 183 Н Допускаемое напряжение в опасном сечении - [σ ]д = 10 МПа Решение. 1. Определение коэффициента динамичности. Коэффициент динамичности достигает максимального значения при τ = 15 мс μ у мах = =1.71 =0.73 2. Определение максимального ускорения. = μ у мах۰ = 1.71۰ 150 = 256.5 м/с2 3. Определение динамической силы, действующей на плату при ударе. Рд = m = 18, 7۰ 10-3 ۰ 256.5 = 4, 8 Н 4. Определение полного изгибающего момента от статических и динамических сил. Му мах = РΣ L / 4 = (Рст + Рд) L /4 = (0, 183 + 4, 8)۰ 0, 165 / 4 = 0, 2 Нм 5. Определяем полное напряжение изгиба в опасном центральном сечении платы. σ мах = Му мах / Wу = Му мах۰ 6 / b h2 = 0, 2۰ 6 / 17, 5۰ 10-3۰ (1, 5۰ 10-3)2 = 30, 5 МПа Вывод: условие прочности платы при ударе не выполняется, т.к. σ мах = 30.5 МПа > [σ ]д = 10 МПа.
Анализ жесткости печатного узла при воздействии удара. Необходимо проверить жесткость платы при ударе. Допустимый прогиб платы в центральном сечении – [w] = 0, 01 L = 1, 65 мм; Решение. 1. Определение максимального динамического перемещения середины платы. Wд = z1 m = μ у мах / ω 02 =1.71 ۰ 150 / (2 ۰ 3, 14۰ 46, 2)2= 3, 05۰ 10-3 м = 3, 05 мм 2. Статический прогиб платы под действием собственного веса и веса микросхем wст = Рст L3 / 48 E Jy = 0, 183۰ 0, 1653 / 48۰ 30۰ 109۰ 4, 92۰ 10-12= 0, 14۰ 10-3м=0, 12 мм 3. Определение полного прогиба центрального сечения платы w мах = wст + wд = (0, 12 + 3, 05)۰ 10-3 = 3, 17۰ 10-3 м = 3, 17 мм Вывод: условие жесткости при ударе не выполняется, т.к. w мах = 3, 17 мм > [w] = 2 мм. Заключение. Выполненные расчеты показали, что несущие конструкции спроектированного электронного модуля обладают достаточной прочностью и жесткостью при статическом нагружении и недостаточной прочностью и жесткостью при динамическом воздействии вибраций и удара. Общим методом повышения виброударопрочности и жесткости НК электронных модулей является использование рациональных поперечных сечений элементов и узлов НК. Критерием рациональности является наибольшее значение удельного момента сопротивления Wуд сечения. Для повышения значения Wуд целесообразно использовать пустотелые конструкции и элементы, вытянутые в направлении действия нагрузки, а также ребра жесткости, отбортовки и выдавки. При динамических воздействиях наиболее " слабым" элементом модуля является печатная плата, закрепленная в НК. Наибольшие напряжения идеформации возникают в плате при резонансе, когда коэффициент динамичности достигает своего максимального значения. Одним из способов повышения жесткости является изменение способа крепления платы в НК. Целесообразно использовать в качестве закрепления жёсткое защемление платы в НК, что повышает коэффициент жесткости с в 4 раза. При этом соответственно в 2 раза повышается собственная частота f0 и плата, как правило, выходит из зоны резонанса. Жесткость платы можно повысить путем установки ребра жесткости, которое должно проходить через центр платы и располагаться параллельно короткой стороне. Тот же эффект может быть получен введением дополнительной центральной точки крепления платы. Однако использование этих прямых конструктивных способов повышения жесткости уменьшает полезную площадь платы и усложняет конструкцию модуля. Частоту f0 можно повысить путем увеличения толщины платы. Однако переход от стандартной толщины 1, 5 мм на большую толщину приводит в ряде случаев к необходимости замены типа микросхем и усложняет изготовление платы. Повышение частоты fQ путем уменьшения массы микросхем, установленных на плате, малоэффективно. Например, снижение массы (числа) микросхем в 2 раза повышает частоту fo всего на 16 %. Наиболее эффективным способом снижения коэффициента динамичности является нанесение на плату виброзащитного покрытия с большим значением коэффициента механических потерь γ. Однако использование виб-розащитного покрытия ухудшает теплоотвод от электрорадиоэлементов и делает плату неремонтопригодной. Использование того или иного способа защиты или нескольких способов одновременно зависит от условий эксплуатации и ремонта, серийности производства, стоимости, требований надежности и выбирается индивидуально для каждого типа изделия.
Список литературы.
Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-03-22; Просмотров: 1315; Нарушение авторского права страницы