【摘要】：近年來由于航天技術(shù)、大數(shù)據(jù)通訊以及超級計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的快速發(fā)展,對數(shù)據(jù)傳輸速度的要求越來越高,高速背板連接器的使用率也越來越高。影響電連接器失效的主要因素為接觸失效,因此需要對其接觸件的可靠性展開分析研究來提高其可靠性�，F(xiàn)階段國內(nèi)對高速背板連接器的設(shè)計(jì)處于起始階段,其結(jié)構(gòu)還有待優(yōu)化改進(jìn),本文通過改進(jìn)多目標(biāo)粒子群算法(Improved multi-objective particle swarm optimization,IMOPSO)對某型號高速背板連接器接觸件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在該算法中使用了一種新的速度更新公式提高其搜索能力,同時(shí)對粒子的速度進(jìn)行限制,并且使用比例刪除策略對超出外部檔案的非支配解進(jìn)行刪減以改善結(jié)果分布的多樣性。在新的速度更新公式中采用了一種余弦遞減的動態(tài)慣性權(quán)重。通過測試函數(shù)實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明本文改進(jìn)的算法在非支配解的世代距離以及多樣性指標(biāo)上都要優(yōu)于對比算法MOPSO-CD和MATLAB工具箱中的gamultiobj函數(shù),說明了本文改進(jìn)算法的有效性。為了對接觸件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),首先需要對其結(jié)構(gòu)與插入力和接觸電阻的關(guān)系進(jìn)行分析。通過接觸力學(xué)相關(guān)理論,建立了該接觸件公頭插入力的理論模型,在該模型中插入力與插入距離和結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān),并通過插拔力實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了該理論模型的準(zhǔn)確性,同時(shí)根據(jù)電接觸理論分析接觸件公頭與母頭之間的接觸電阻與接觸件結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系。該連接器原始設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的公頭最大插入力為0.358N,接觸電阻為0.991mΩ,本文使用IMOPSO算法對這兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行改善。電連接器的設(shè)計(jì)原則要求其最大插入力與接觸電阻要盡量小,以此為目標(biāo)函數(shù)并選擇相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)為決策變量建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用IMOPSO算法對其進(jìn)行優(yōu)化求解,得到一組最優(yōu)解即最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸。最后使用有偏好的決策策略(偏向于接觸電阻)對所求非支配解進(jìn)行選擇,選出了一個(gè)最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸。該最優(yōu)結(jié)構(gòu)的公頭最大插入力0.337N,接觸電阻為0.935mΩ,均比原始設(shè)計(jì)值小。因此本文的優(yōu)化設(shè)計(jì)改善了高速背板連接器接觸件的最大插入力與接觸電阻,提高了可靠性,可為高速背板連接器的設(shè)計(jì)提供理論參考。
【圖文】：

器（Electrical Connector）是一種重要的電子元器件，其作媒介，在電子系統(tǒng)的兩個(gè)元件之間提供可分離的鏈接，而電信號的失真與功率損耗[1]，因此廣泛地應(yīng)用于各種領(lǐng)域通訊、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。隨著各種電子系統(tǒng)的發(fā)展，其組成器作為基礎(chǔ)元器件其使用量也將變多，系統(tǒng)中每一個(gè)電連個(gè)系統(tǒng)的失效。據(jù)調(diào)查，，70% 的系統(tǒng)故障或失效是由電子設(shè)的40% 是因?yàn)殡娺B接器的失效所導(dǎo)致的[2,3]，同時(shí)電連接器因?yàn)榻佑|失效導(dǎo)致[4]。因此，電連接器接觸件的可靠性將正常運(yùn)行，是影響其可靠性的重要因素，國內(nèi)外很多專家靠性展開研究[5,6]。能的電連接器，其結(jié)構(gòu)也有著很大的不同，但都基本由四個(gè)體、接觸件、附件[7]，其中最主要的結(jié)構(gòu)是接觸件，電能過接觸件。對于電連接器，根據(jù)其結(jié)構(gòu)和功能等方面的不[8]，如圖 1-1 所示。

圖 1-2 高速背板連接器現(xiàn)今專家學(xué)者對高速背板連接器的研究大多集中在對其電氣性能的研究，湯茂林[12]、Z. Li[13]等研究分析了高速背板連接器的信號完整性仿真方法和電磁特性A. Brenner[14]分析了連接器結(jié)構(gòu)對信號完整性的影響。對于高速背板連接器其電氣性能固然重要，但其機(jī)械性能也不能忽視。電連接器的插入力和接觸電阻都會影響信號的傳輸[15]。影響高速背板連接器的接觸可靠性的主要因素為接觸對施加的插入力和接觸電阻的大小。插入力提供建立接觸面所需的接觸壓力，接觸電阻阻礙信號與電能傳輸。接觸電阻主要受接觸壓力大小的影響。接觸電阻與接觸壓力成反相關(guān)[16]，而插入力與接觸壓力是正相關(guān)。設(shè)計(jì)者期望電連接器有較小的接觸電阻，這就需要接觸壓力增大，但這會導(dǎo)致有較大的插入力，而插入力過大將使接觸件的磨損更快從而降低電連接器的使用壽命。因此，在設(shè)計(jì)高速背板連接器的過程中需要綜合考慮使其有合適的插入力和接觸電阻。插入力與接觸電阻是電連接器兩個(gè)重要的性能[9]。在國軍標(biāo) GJB1217A-200中對不同類型的電連接器的最大插入力和最大接觸電阻有嚴(yán)格的規(guī)定。通常，電
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP18;TM503.5

【參考文獻(xiàn)】

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1 葉珍珍;徐雷;王強(qiáng);;基于VB與Matlab混合編程的電連接器接觸件優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];中國西部科技;2014年12期

2 李金忠;夏潔武;曾小薈;曾勁濤;劉新明;冷明;孫凌宇;;多目標(biāo)模擬退火算法及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J];計(jì)算機(jī)工程與科學(xué);2013年08期

3 潘駿;靳方建;陳文華;錢萍;;電連接器接觸件結(jié)構(gòu)分析與插拔試驗(yàn)[J];中國機(jī)械工程;2013年12期

4 任萬濱;崔黎;翟國富;靳晉軍;;電連接器接觸件插拔特性與接觸電阻的仿真分析[J];機(jī)電元件;2012年03期

5 許軍;李坤;;電接觸的接觸電阻研究[J];電工材料;2011年01期

6 林思達(dá);潘駿;陳文華;賀青川;盧獻(xiàn)彪;;電連接器可靠性研究述評[J];機(jī)電元件;2009年04期

7 楊奮為;;軍用電連接器的應(yīng)用及發(fā)展[J];機(jī)電元件;2007年03期

8 ;Technical research on optimization design of contacts of electrical connector[J];Journal of Zhejiang University(Science A:An International Applied Physics & Engineering Journal);2007年03期

9 毛維杰;離散區(qū)間系統(tǒng)的二次穩(wěn)定性及其穩(wěn)定裕度分析[J];控制理論與應(yīng)用;2004年04期

10 任國泰;電連接器基本知識(2)[J];機(jī)電元件;2004年02期

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1 徐鶴鳴;多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法的研究[D];上海交通大學(xué);2013年

2 金欣磊;基于PSO的多目標(biāo)優(yōu)化算法研究及應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2006年

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2 湯茂林;高速率背板連接器的信號完整性分析[D];電子科技大學(xué);2016年

3 支宏旭;綜合環(huán)境應(yīng)力下航空電連接器電接觸特性的實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 許成彬;耐高溫電連接器熱分析與接觸可靠性研究[D];浙江理工大學(xué);2015年

5 嚴(yán)升;電連接器接觸特性與溫度場的數(shù)值模擬研究[D];北京交通大學(xué);2014年

6 靳方建;電連接器接觸件可靠性分析與高溫插拔試驗(yàn)[D];浙江理工大學(xué);2013年

7 欒天輝;電連接器參數(shù)化建模與仿真試驗(yàn)研究[D];東北大學(xué);2012年

8 陳紹新;多目標(biāo)優(yōu)化的粒子群算法及其應(yīng)用研究[D];大連理工大學(xué);2007年

本文編號：2524941