电连接器接触件插拔特性数值计算与实验研究

摘要

接触件作为电连接器的核心部件，接触磨损是导致接触件接触失效的主要原因，而插针与插孔之间的插拔常会导致磨损的发生。本文以航天电连接器中常用的直开槽片簧式接触件为研究对象，通过搭建接触件插拔实验系统，研究接触件收口量、插拔速度和水平偏移量对接触件插拔特性的影响规律。
　　首先，基于非线性有限元仿真软件 Abaqus，采用联合仿真的方法建立具有不同收口量的接触件有限元模型。在不同的收口量和水平偏移量的条件下，对接触件插拔特性进行仿真分析，得到了接触件的接触面积和接触压力的变化特性以及接触压力和等效应力的分布特性。
　　其次，搭建电连接器接触件插拔实验系统，主要包括插拔力测量装置和接触电阻采集装置，可以对插拔速度和水平偏移量实现调节。选择三类收口的接触件进行插拔实验，得到了接触件的插拔力和接触电阻随插拔次数的变化规律。从微观角度分析表面粗糙度的变化是导致插拔力增大的主要原因，并且表面主要的磨损特征为犁沟和颗粒物。从理论角度分析了接触压力对接触件磨损率的影响。
　　然后，基于实验研究了不同的插拔速度对接触件插拔特性影响，分析了插拔力和接触电阻随插拔次数的变化规律。结合磨损区域表面形貌和元素分析，归纳总结了接触件插拔时，接触表面存在的三种典型磨损形式为擦伤、颗粒物和堆积。根据接触件材料磨损率的变化，通过建立切线冲击碰撞磨损模型，得到了插拔过程中接触界面的材料的磨损特征。
　　最后，根据接触件水平偏移特征，将水平偏移量划分为不同种。基于实验研究了接触件在不同的水平偏移量下对插拔特性的影响，分析了接触件插拔力和接触电阻随插拔次数的变化规律以及水平偏移量对接触件磨损率和插孔收口量的影响。并从微观角度总结了插针三种典型的磨损形式为犁沟、颗粒物和流动层叠。
　　本研究方法和结论可为航天电连接器插拔工况下的电接触性能和机械性能的退化失效分析提供依据，从而提高电气和电子系统的可靠性。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题的来源及研究的目的和意义

1.2 课题的国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 接触件插拔特性数值计算

2.1 引言

2.2 接触件插拔力数学模型建立

2.3 接触件有限元模型建立

2.4 不同收口量条件下接触件插拔特性仿真分析

2.5 不同水平偏移量条件下接触件插拔特性仿真分析

2.6 本章小结

第3章 不同收口量条件下接触件插拔特性实验

3.1 引言

3.2 电连接器接触件插拔实验系统搭建

3.3 不同收口量条件下插拔特性实验

3.4 本章小结

第4章 不同插拔速度条件下接触件插拔特性实验

4.1 引言

4.2 不同速度条件下插拔特性实验

4.3 本章小结

第5章 不同水平偏移量条件下接触件插拔特性实验

5.1 引言

5.2 不同水平偏移量条件下插拔特性实验

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢