振动条件下电连接器接触件步进应力加速退化试验研究

摘要

电连接器是电子电气系统中用于传递电信号的必不可少的元件，电信号的传递主要靠接触件完成。而系统中电信号的丢失往往会引起系统故障甚至瘫痪，因此对电连接器接触件的可靠性进行研究很有必要。　　电连接器接触件的可靠性主要受到温度和振动应力的影响，本文主要研究振动应力下电连接器接触件的性能退化过程。为了便于观测，选择接触件尺寸较大的Y1XX-XX圆形电连接器接触件为研究对象，从接触特性仿真和加速退化试验两个方向对振动应力下电连接器接触件的失效情况进行研究。首先对电连接器的电接触失效模式进行探讨，确定了主要失效原因;建立了包含接触件、橡胶件和外圈的有限元仿真模型，分析了不同的振动激励条件下电连接器接触件的接触特性，验证了电接触失效原因;设计并开展了步进应力加速退化试验，获取性能特征量的退化数据后使用Wiener过程对其退化过程进行描述，估计出参数后确定了本文研究对象的寿命随振动量级的变化情况。　　第一章，介绍了本文的研究背景和意义，简述了电接触的基本理论和现有的振动条件下电连接器接触件的失效研究概况，对可靠性加速退化试验方法和退化数据统计分析方法进行总结，提出了本文的研究目标与内容。　　第二章，在了解了电连接器结构的基础上，分析了电连接器接触件的接触和接触压力理论模型，提出了电连接器接触件电接触失效的主要模式，建立电接触失效故障树，重点阐明了振动条件下电连接器接触件的电接触失效原因，分析了振动环境下插孔插针表面间的微动磨损和接触压力减小引起电接触失效的机理。　　第三章，基于电连接器接触件振动条件下的动力学简化模型建立了仿真模型，使用ABAQUS对其进行接触特性仿真，获取其插拔力变化确定接触件的受力分布情况。分别进行正弦和随机振动仿真，确定了不同振动激励条件下电连接器接触件的振动响应，得到了插孔和插针间的相对位移和插孔簧片根部应力的变化规律，为第四章退化模型的建立提供了依据。　　第四章，建立了随机振动应力作用下，接触电阻基于Wiener过程的退化模型，考虑漂移系数和扩散系数的随机性，结合加速因子不变原则建立了漂移系数和扩散系数的加速模型并给出了基于上述模型的步进应力加速退化试验数据统计分析方法。制定了振动环境下接触件步进应力加速退化试验方案并开展试验，通过对接触件插拔力的研究和对接触表面的微观分析印证了对振动条件下失效机理的分析，对试验数据的统计分析验证了所建模型的可用性，给出了接触件寿命和振动量级间的关系，实现了振动环境下电连接器接触件可靠性的快速评估。　　第五章，对本文的研究内容及结果进行总结，并提出研究的不足之处，对的研究内容提出展望。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1研究背景与意义

1．2电接触基本理论

1．3振动条件下电连接器接触件失效研究现状

1．4加速退化试验研究现状

1．4．1加速退化试验方法研究现状

1．4．2加速退化试验数据统计分析方法研究现状

1．5论文主要研究内容

1．5．1研究目标

1．5．2研究内容与结构

第2章电连接器基本结构及电接触失效模式分析

2．1引言

2．2电连接器基本结构

2．3电连接器接触件接触分析

2．3．1电连接器接触件接触阻抗分析

2．3．2电连接器接触件力学模型

2．4电连接器接触件振动失效模式分析

2．4．1电接触失效模式分析

2．4．2振动条件下电接触失效原因探讨

2．5本章小结

第3章振动条件下电连接器接触件接触特性分析

3．1引言

3．2电连接器接触件动力学模型分析及模型简化

3．3电连接器接触件仿真模型模态分析

3．4电连接器接触件振动响应分析

3．4．1电连接器接触件正弦振动响应分析

3．4．2电连接器接触件随机振动响应分析

3．5本章小结

第4章电连接器接触件步进应力加速退化试验及统计分析

4．1引言

4．2退化过程建模

4．2．1退化模型

4．2．2加速模型

4．2．3模型参数估计

4．3电连接器接触件步进应力加速退化试验方案设计

4．3．1试验参数的确定

4．3．2试验样品的准备

4．3．3电连接器接触件性能特征量测试方法

4．4电连接器接触件步进应力加速退化试验结果

4．4．1电连接器接触件表面形貌变化

4．4．2电连接器接触件性能特征量监测结果

4．5电连接器接触件步进应力加速退化试验统计分析

4．5．1接触电阻退化数据分析

4．5．2可靠寿命计算

4．6本章小结

第5章总结与展望

5．1总结

5．2展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间的研究成果和参与项目