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基于有限元仿真的连接器插拔力及载流特性分析

杨智杰  
【摘要】:连接器作为电子设备重要的基础性部件,广泛的应用在家电、IT、工业、汽车、航天等设备上。研究和提高连接器的性能,对提高整个系统的性能和可靠性有着至关重要的作用。插拔力和载流特性是电源连接器两个主要的基本性能,本文以某型号电源连接器为研究对象,针对其插入力过大和载流性能不够的情况,对其进行了理论研究和仿真分析,提出了优化方案并进行了验证。论文的主要工作如下: 连接器插拔力和载流特性主要涉及到理论基础是摩擦学和传热学。包括金属表面的接触、摩擦机理、接触理论、传热学理论、热电效应和热设计理论等。通过理论对影响连接器性能的因素进行了分析,并初步提出了可行的优化方案。 在掌握电源连接器的结构、材料和载荷等参数的基础上,建立了实体模型,应用ANSYS Workbench软件对其进行仿真分析。首先对连接器的插拔情况仿真模拟,得到了应力、应变云图以及插拔过程中动态的插拔力;接着通过接触分析模拟连接器插配后形态,得到接触区域的应力和应变,同时可以得出连接器弹片部分的变形情况和位移量,建立装配后模型;最后利用热电耦合模块对配备有散热器的连接器进行热电仿真,得出了连接器在某一载荷下的的温度分布、热流分布情况,并最终施加不同载荷得到了电流-温升曲线。 分别对连接器的插拔力和载流特性进行了优化。对于插入力过大的情况,通过改变弹片部分和插头部分的结构、减少过盈装配量、增加润滑等方式,降低最大插入力。对于提升连接器的载流特性,即降低温升方面,从降低连接器的体电阻以减少生热和对散热器进行优化以提高散热两个方面进行了优化。通过对优化方案进行反复的仿真和分析,对比结果获得了较优的设计方案。 总结了全文的研究内容和得到的结论,并提出了连接器插拔力和载流特性的综合分析需要进一步研究的内容。


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