![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Компьютеры, Программирование
Компьютеры и периферийные устройства
Методика выполнения прочностных расчетов электрорадиоэлементов и элементов конструкций радиоэлектронной аппаратуры |
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ РАСЧЕТОВ ЭЛЕКТРОРАДИОЭЛЕМЕНТОВ И ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ РЭА Расчет прочности электрорадиэлементов 1.1 Прочность ЭРЭ, закрепленного на выводах Большинство отказов электрорадиэлементов (ЭРЭ) обусловлено усталостными разрушениями их выводов. Усталостные разрушения обычно возникают при резонансных колебаниях ЭРЭ, закрепленных на выводах, и резонансных колебаниях монтажных плат, определяющих изгибающие моменты в выводах ЭРА. Расчетные модели ЭРЭ в этом случае студенту следует выбирать в виде рам балок. При колебаниях ЭРЭ на него действует инерционная сила Рu, которая может быть разложена на три составляющие Px, Py, Pz (рис.1). В табл. 1 приведены расчетные соотношения для определения изгибающих моментов и собственных частот колебаний в характерных сечениях выводов ЭРЭ : места присоединения выводов к монтажной плате (точки A, D), местах изгиба выводов (токи В, С). Рис. 1 Расчетная модель ЭРЭ при действии инерционной силы Рu Таблица 1 Схема и нагрузки Изгибающие моменты в характерных сечениях Частоты собственных колебаний В формулах табл.1 : MA, MB, MC, MD, – изгибающие моменты в сечениях A, B, C, D, Н·м ; fx, fy, fz – частоты собственных колебаний ЭРЭ вдоль осей X, Y, Z, Гц ; Е – модуль упругости материала вывода ЭРЭ, Н/м2 ; G – модуль сдвига материала вывода ЭРЭ, Н/м2, где &epsilo ; – коэффициент Пуассона ; I – момент инерции сечения выводы ЭРЭ, м4 ; l –– длина пролета рамы (расстояние между точками крепления выводов ЭРЭ), м ; h – высота оси ЭРЭ, м ; K – коэффициент, связывающий l и h ; m – масса ЭРЭ. Собственные частоты изгибных колебаний ЭРЭ, описанного эквивалентной схемой балки, определяется по формуле : (.1) где φ –безразмерный коэффициент, зависящий от вида конструкции и способа закрепления ЭРЭ ; l – длина вывода ЭРЭ, м ; E – модуль упругости материала вывода ЭРЭ, Н/м2 ; I – момент инерции сечения выводы ЭРЭ, м4 ; M – масса ЭРЭ без выводов, кг ; C – коэффициент, учитывающий влияние массы выводов ; m – масса одного вывода ЭРЭ, кг. Расчетные схемы в виде балки некоторых типов ЭРЭ и соотношения для оценки частоты собственных колебаний приведены в табл. 2. Таблица 2.2 Тип элемента Эквивалентная схема f0 Конденсатор, резистор, диод Транзистор микромодуль, интегральная схема Контакт реле Необходимо узнать, что выбор расчетной схемы зависит от условий внешних воздействий и колебания ЭРЭ. Модуль в виде рамы пригодна в случаях установки ЭРЭ на печатной плате при различных направлениях вибрационной нагрузки, модель в виде балки – лишь при соответствующем направлении Pu. Пример 1. Резистор МЛТ – 0,5 установлен на печатной плате по варианту 11 а (ОСТ 4ГО.010.030) в конструкции автомобильной РЭА (группа 3 по ГОСТ 16019 – 78) ; ориентация РЭА в кабине автомобиля – произвольная. Определить, выдержит ли испытания вибропрочность резистор, установленный по данному варианту. Исходные данные. Из ОСТ 4.ГО.010.030 следует, что масса резистора m = 3·10–3 кг ; расстояние между выводами l = 1·10–2 м ; высота установки резистора h = 5·10–3 м. Выводы выполнены из холоднокатоной медной проволки с параметрами : модуль упругости Е = 1,23·1011 Н/м2 ; модуль сдвига G = 4,8·1010 Н/м2 ; коэффициент Пуассона &epsilo ; =0,28 ; придел прочности σв = 40·105 Н/м2 ; диаметр вывода d =1·10–3 м.
Из ГОСТ 16019 – 78 следует : диапазон частот вибраций &Del a;f =(10 – 70) Гц ; коэффициент виброперегрузки = 4 ; время испытаний Т =45 мин = 2700 с. РЕШЕНИЕ. Поскольку ориентация РЭА произвольная, следует оценить все возможные варианты воздействия вибрационных нагрузок. Расчет собственных частот колебаний резистора По табл. П.2 находим, что момент инерции сечения вывода I = 0,05·d4 = 0,05·1·10–12=5·10–14 м4 ; К = h/l = 5·10–3/10·10–3 =0,5 ; Гц ; =1184 Гц ; Гц. Выбираем частоту fy, как минимальную. Расчет инерционной силы и изгибающих моментов. Определим логарифмический декремент затухания и коэффициент динамичности по (1.9) : Находим инерционную силу по (1.8) : Pu =3·10-3·9,8·5·10-3·4 = 0,6·10-3 Н. Используя формулы табл.2.1, находим изгибающие моменты Н·м ; Н·м Определяем расчетные напряжения Н/м2 ; Н/м2 . Таким образом, максимальные напряжения в местах крепления выводов к плате σ =0,15·10 Н/м2 . Определяем допускаемые напряжения Поскольку число циклов = Тf = 3, 2·106 меньше 107, находим придельные напряжения из (1.17) : Н/м2 ; Н/м2 . Определяем запас прочности, принимая 1 = 2, 2 = 1,3, 3 = 4. = 2 · 1,3 · 4 = 10,4. Допускаемые напряжения = σ / = 10,7·105/10,4 = 1,03·105 Н/м2 . Таким образом, выбранный способ крепления резистора удовлетворяет требованиям технического задания. 1.2 Прочность ЭРЭ, прикрепленного к плате В этом случае наиболее опасными являются резонансные колебания на основной части платы. На вывод будет действовать изгибающий момент, обусловленный поворотом сечения платы на угол & he a;, а также линейная сила, определяемая деформацией &Del a;Z = Z1-Z2 (рис. 2). Рис.2 Изгиб выводов ЭРЭ при резонансных колебаниях платы Расчетную модель можно представить в виде рамки, изображенной на рис.3 Рис.3 Расчетная модель ЭРЭ, закрепленного на плате Изгибающие моменты для характерных сечений А, В, С определяются из соотношений : (2) Таблица 3 Значение частотной постоянной Номер варианта схемы Отношение сторон платы 0,1 0,2 0,5 1 1,5 2 2,5 3 4 1 23,1 23,8 28,6 45,8 74,4 114,5 166,0 228,9 389,3 2 23,3 24 30,2 55 98,8 160,9 241,2 339,4 589,7 3 35,9 36,5 40,2 55 81,8 120,7 171,5 234,1 394 4 23,2 23,9 32,1 67,6 131,1 221,4 337,9 480,5 843,6 5 52 52,4 55,3 67,3 90,9 127,6 176,9 238,8 396,7 6 35,8 36,6 41,4 63,1 104,7 165,7 245,4 343,2 593,1 7 52,1 52,5 56,2 74,1 102,5 170,6 248,5 345,1 592,8 8 35,9 36,7 42,2 74,1 135,4 224,6 340,6 482,8 845,8 9 52,1 52,6 57,2 83,8 141,4 228,7 343,7 485,4 847,6 10 0,8 1,6 4,1 8,2 12,3 16,4 20,5 24,6 32,8 11 0,2 0,9 5,7 22,9 51,5 91,6 143,1 206,1 366,4 12 23 23 23 23 23 23 23 23 23 13 1,5 3,1 9,4 27,3 56,2 96,3 147,9 210,9 371,2 14 22,9 23,1 24,1 27,3 32 37,6 43,8 50,3 63,9 15 8,4 9,3 18,3 56,2 120,9 211,7 328,6 471,4 834,9 16 51,9 52,1 52,9 56,1 62,5 72,9 87,9 107,7 162,2 17 8,3 8,6 10,6 17,3 27,9 42,4 60,8 83,8 140,6 18 52 52 52 52 52 52 52 52 52 19 0,5 2,1 12,9 51,9 116,8 207,6 324,4 467,1 816,6 20 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 21 0,8 0,3 2,04 8,2 18,4 32,6 51 73,5 130,6 22 35,8 35,8 35,8 35,8 35,8 35,8 35,8 35,8 35,8 23 0,4 1,4 8,9 35,8 80,5 143,1 223,6 321,9 572,4 24 8,4 9,1 15,5 41,4 85,9 148,4 228,9 327,2 577,6 25 35,8 35,9 37,1 41,4 49,5 61,8 78,7 100,1 155,8 26 8,2 8,4 9,6 13,1 17,4 22,1 29,9 31,8 41,8 27 1 2,07 5,5 13,1 23,9 38,5 37,1 78,6 136,9 28 51,9 52 52,6 54,5 57,6 61,7 66,5 72 84,4 29 1,7 3,9 15,4 54,5 119,4 210,3 327,1 469,8 833,2 30 35,8 36 37,3 41,4 47,6 55,1 63,4 72,3 91,1 31 2,1 4,4 13,8 41,4 86,4 149,1 229,6 328,1 578,5 Расчет прочности печатных плат В соответствии с общей методикой прочностных расчетов для оценки прочности печатной платы необходимо в первую очередь рассчитать основную частоту собственных колебаний платы.
Частота собственных колебаний пластин определяется соотношениями (1) – (4). Для упрощения расчета преобразуем формулу (1) к следующему виду (3) где h –толщина пластин, м ; а – длина пластины, м ; – частотная постоянная, соответствующая различным вариантам закрепление стальной пластины, изображенным в табл. П.3, при разных соотношениях сторон а/в (табл. 3). При расчете собственной частоты пластины с соотношениями сторон а/в, не несовпадающими с табличными, значение частотной постоянной можно найти интерполяцией табличных данных. Поскольку основание печатной платы выполняется не из стали, то в формулу (3) вводится поправочный коэффициент на материал (4) где E и ρ – модуль упругости применяемого материала основание печатной платы ; Eс и ρс – модуль упругости и плотность стали, Eс = 2,1∙ 1011 Н/м2 ; ρс =7,85 ∙ 103 кг/м3. Характеристики материалов печатных плат толщиной 1 мм приведены в табл.4 Таблица 4 Материал основания модуль упругости Е∙ 1010 Н/м2 Плотность ρ ∙ 103 кг/м3 Коэффициент Пуассона e Гетинакс Гф –1 Стеклотекстолит СТЭ &quo ; СТЭФ &quo ; НДФ &quo ; СТЭФ–1 &quo ; СФ –2 2,7 3,5 3,3 3,45 3,02 5,7 1,45 1,98 2,47 2,32 2,05 2,67 0,21 0,214 0,279 0,238 0,22 0,24 Данные табл. 4 приведены для нагруженных пластин. Если плата равномерно нагружена, то формулу (3) вводят поправочный коэффициент на массу ЭРЭ : (5) где m – масса платы ; M – масса ЭРЭ. С учетом (4) и (5) формула для приближенного определения собственной частоты основного тона колебаний равномерно нагруженной печатной платы пример вид : (6) По формуле (6) можно оценить и собственную частоту колебаний любой равномерно нагруженной пластины. Пример 2. Определить собственную резонансную частоту печатной платы, защепленную по короткой стороне и пертую по остальным сторонам . Исходные данные : габаритные размеры платы, м : а = 0,1 ; в = 0,1 ; h = 1·10-3 ; материал платы – стеклотекстолит СТЭФ – 1 с параметрами : Е =3,02 · 1010 Н/м2 ; ρ = 2,05·103 кг/ м3 ; &epsilo ; = 0,22 ; масса элементов М = 0,1 кг. РЕШЕНИЕ : Находим массу платы кг, 2. Рассчитываем поправочный коэффициент 3. Из табл. 4 (вариант 3) находим С = 55 ; 4. По формуле (4) рассчитываем коэффициент Подставляя полученные данные в формулу (6), определяем частоту собственных колебаний платы Гц. 2.2 Расчет частот собственных колебаний многослойных печатных плат При расчете частоты собственных колебаний многослойной печатной платы неоднородную по толщине пластину приводят к однородной следующим образом . Рассчитывают коэффициент поперечного сжатия (7) где – эффективный модуль упругости i – го слоя ; Еi – модуль упругости материала i – го слоя ; &epsilo ;i – коэффициент Пуассона i – го слоя ; hi – толщена i – го слоя ; – количество слоев многослойной платы. Определяют приведенную изгибную (цилиндрическую) жесткость платы (8) где z0 –расстояние нейтральной поверхности платы от верхней граничной поверхности, (9) Определяют приведенную плотность платы (10) где ρi – плотность материала i – го слоя . Определяют приведенное значение модуля упругости (11) где – толщина платы.
Конструкторы же МЗ "Молния" пошли на создание оригинальной бескрылой ракеты К-72 с газодинамическим управлением. После установки всеракурсной ГСН и увеличения массы эту ракету все же пришлось оснастить крылом, а управление ею сделать комбинированным. В конечном итоге К-72 показала отличные характеристики и была принята для вооружения Т-10. Одним из следствий принятия концепции маневренного боя стало признание, что в таком бою основная советская авиапушка тех лот ГШ-23 уже не обеспечивали надежного поражения целей – слишком сократилось время их пребывании на линии огня. Выход увидели в увеличении калибра пушки до 30 мм – более крупные снаряды обладали большим разрушающим действием, да и баллистика их была получше. Специально для Т-10 Тульское КБ под руководством А. Г. Шипунова стало разрабатывать такое орудие Все эти нововведении были вполне обоснованы, однако масса оборудования и вооружения Т-10. как и предполагал П О. Сухой, получилась гораздо больше ожидаемой. Чтобы уложиться в заданные лимиты, пришлось повести радикальную борьбу за снижение массы планера, в т. ч. пойти на такой исключительный для советского авиапрома шаг. как проведение прочностного расчета элементов конструкции из условия действия нагрузок, составляющих 85% от расчетных, с возможным последующим усилением конструкции по результатом статиспытаний
1. Право собственности как проявление отношений собственности. Частная и общественная собственность
2. Право муниципальной собственности как самостоятельной формы собственности
3. Диагностирование характеристик вала с дисками по собственным частотам его крутильных колебаний
4. Расчет усилителя низкой частоты с блоком питания
5. Расчет усилителя звуковой частоты
9. Расчет преобразователя частоты
10. Расчёт усилителя мощности звуковой частоты
11. Реформы собственности и социальная дифференциация в переходный период /Украина/
12. Собственность и приватизация
13. Вещно-правовые способы защиты права собственности
14. Интеллектуальная собственность в сети Internet
15. Право собственности на квартиру и жилой дом
16. Право собственности некоммерческих организаций на жилые и нежилые помещения
17. Приобретение права собственности на движимое и недвижимое имущество, сравнительная характеристика
18. Собственность и право собственности
19. Право собственности граждан
20. Финансовая аренда и право промышленной собственности
25. Право собственности и другие вещные права
26. Международно-правовая охрана прав на "Промышленную собственность" (Контрольная)
27. Способы формирования муниципальной собственности: правовое регулирование и сравнительный анализ
28. Муниципальная собственность как объект муниципального управления (на примере МО “Город Архангельск”)
29. Право коллективной собственности на Украине
30. Расторжение трудового договора по инициативе работника (по собственному желанию)
31. Имена собственные в оригинале и переводе
32. Анализ частоты послеоперационных осложнений при аппендиците за 1990 год
33. Преступления против собственности
34. Обратная сила закона. Теория и практика применения на примере преступлений против собственности
35. Счетчики и делители частоты
37. Субъекты рыночной экономики. Формы собственности в Украине
41. Объекты интеллектуальной собственности
42. Создание собственного производства на предприятии оптовой торговли обувью
43. Реформирование отношений собственности в Украине
44. Приватизация и разгосударствление собственности. Мировой опыт
45. Собственность как основа социально-экономических отношений
46. Права общества на частную собственность
47. Ресемантизация собственных имен в арго
48. Осознание собственной вины Раскольниковым
50. Алгебраическая проблема собственных значений
51. Вычисление собственных чисел и собственных функций опрератора Штурма-Лиувилля на полуоси
52. Изменение частоты сердечных сокращений и артериального давления при работах разной мощности
53. Анализ частоты послеоперационных осложнений при аппендиците за 1990 год
57. Защита объектов интеллектуальной собственности
58. Анализ эквивалентной цепи взрыво-магнитного генератора частоты
59. Молодежь создаёт собственный парламент
60. Инвестиционная деятельность и защита интеллектуальной собственности
62. Вещно-правовые способы защиты прав собственности
64. Право собственности. Другие вещные права
65. Упрощенная защита права собственности в современной России
66. Защита права собственности в РФ
67. Есть ли альтернатива разграничению государственной собственности на землю?
68. Легко ли разграничить государственную собственность на землю?
69. Нужно ли разграничивать государственную собственность на землю?
73. Понятие, содержание права собственности
74. Интеллектуальная собственность
75. Понятие юридического лица; понятие и виды собственности в Украине
78. Интеллектуальная собственность во Франции
79. Порядок выкупа временнообязанными крестьянами в собственность усадебной оседлости
80. Кооперативная собственность
81. Создание собственного предприятия (химчистки)
82. Создание собственного предприятия.
83. Жизнь и смерть по собственному желанию
85. Методы измерения переменных токов и напряжений средней и низкой частоты
89. Как привлечь собственный поток клиентов, пользуясь исключительно ресурсами
90. Изучение собственного тела
91. Познание собственного тела, его чувственных и половых потребностей
93. Криминальная ответственность. Защита права собственности (Украина)
94. Помножувач частоти великої кратності міліметрового діапазону з малими втратами
96. Частная собственность и общественные классы
97. Роль собственного капитала в финансовом обеспечении деятельности предприятия
98. Право собственности на землю в США в 19 веке
99. К вопросу о категориальном аппарате системы отношений интеллектуальной собственности