發(fā)布時間：2018-08-31 11:06

【摘要】：隨著5G通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣與普及,電連接器作為電子設(shè)備的重要組成部分和電信號的重要傳輸環(huán)節(jié),它的失效機理分析和可靠性研究工作都具有十分重要的意義。本文在這些方面,以USB3.0電連接器為研究對象,對電連接器的多物理場耦合情況進行了分析與仿真,對電連接器的電接觸失效機理進行了介紹與分析,并對電連接器的熱機械疲勞進行了研究與壽命預(yù)測。它的主要內(nèi)容包括以下幾個方面:(1)本文對于電連接器的多物理場耦合現(xiàn)象,建立了物理場中物理參數(shù)求解的有限元方程組,分析了工作狀態(tài)下電連接器的電場、溫度場和結(jié)構(gòu)場的耦合關(guān)系,還建立了電連接器多物理場的耦合數(shù)學模型,并給出了電連接器多物理場耦合下的電接觸失效機理。(2)本文對于電連接器的多物理場耦合仿真,建立了USB3.0電連接器的結(jié)構(gòu)仿真模型;進行了電連接器的電-熱-力多物理場耦合仿真,分析了電連接器在電流導通后溫度場和結(jié)構(gòu)場的變化結(jié)果;還進行了電連接器的熱循環(huán)仿真,研究了電連接器的金屬Pin在周期性的溫度變化下的其應(yīng)力應(yīng)變的變化規(guī)律;最后結(jié)合USB3.0電連接器的多物理場耦合仿真結(jié)果,對USB3.0電連接器電接觸失效機理進行了分析。(3)本文對于電連接器的熱機械疲勞研究,闡述了疲勞破壞、低周疲勞和熱機械疲勞的特點,分析了在工程領(lǐng)域中常用的幾種疲勞損傷理論,并選擇了使用雙線性損傷理論來對電連接器熱機械疲勞的發(fā)展規(guī)律進行了分析,介紹了幾種常用的熱機械疲勞壽命預(yù)測模型,并對其優(yōu)缺點進行了分析,最后結(jié)合電連接器的熱循環(huán)仿真結(jié)果中金屬Pin的應(yīng)變結(jié)果,運用Manson-Coffin疲勞壽命預(yù)測公式對USB3.0電連接器的熱機械疲勞壽命進行了預(yù)測。
[Abstract]:With the popularization and popularization of 5G communication technology and Internet of things technology, as an important component of electronic equipment and an important transmission link of electrical signal, the failure mechanism analysis and reliability research work of electrical connector are of great significance. In this paper, the multi-physical field coupling of USB3.0 connector is analyzed and simulated, and the failure mechanism of electrical contact is introduced and analyzed. The thermal mechanical fatigue of electrical connectors was studied and the life expectancy was predicted. The main contents of this paper are as follows: (1) in this paper, the finite element equations for solving physical parameters in the physical field are established, and the electric field of the electrical connector is analyzed. The coupling relation between temperature field and structure field is also established, and the coupling mathematical model of multiple physical fields of electrical connector is established, and the failure mechanism of electrical contact under the coupling of multiple physical fields of electrical connector is given. (2) in this paper, the multi-physical field coupling simulation of electrical connector is presented. The structure simulation model of USB3.0 electrical connector is established, and the electric-thermal-force field coupling simulation of the electrical connector is carried out, and the variation results of temperature field and structure field after current conduction are analyzed. The thermal cycle simulation of electrical connectors is also carried out, and the variation of stress and strain of metal Pin of electrical connectors under periodic temperature change is studied. Finally, combined with the simulation results of multi-physical field coupling of USB3.0 electrical connectors, The failure mechanism of electrical contact of USB3.0 connectors is analyzed. (3) in this paper, the characteristics of fatigue failure, low cycle fatigue and thermal mechanical fatigue of electrical connectors are discussed. This paper analyzes several kinds of fatigue damage theories commonly used in engineering field, and chooses to use bilinear damage theory to analyze the development law of thermal mechanical fatigue of electrical connectors, and introduces several commonly used thermal mechanical fatigue life prediction models. The advantages and disadvantages are analyzed. Finally, combined with the strain results of metal Pin in the thermal cycle simulation results of electrical connectors, the prediction formula of Manson-Coffin fatigue life is used to predict the thermal mechanical fatigue life of USB3.0 electrical connectors.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM503.5

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本文編號：2214792