Определение частоты собственных колебаний печатного узла

печатный узел удар прочность

Определение частоты собственных колебаний приближенным способом (по методу Релея):

 

f₀= = .

 

Дано:=30ГПа; b=0,0175м; h=0.002м; l=0,15м; M=21 10^-3кг.

 

f₀ = .=42,7 Гц

 

Значение f₀=42,7Гц, полученное энергетическим способом совпадает с точным значением частоты свободных колебаний, т.к. выбранная форма прогиба оси Z(x)=Asin(),совпадает с точной формой прогиба для заданной схемы.

Анализ динамической прочности и жесткости печатного узла при воздействии вибраций

 

 

 

 

Проверка динамической прочности при воздействии вибраций в горизонтальном положении:

Дано:

l=0,157м; b=0.0175м; h=0.002м; m=21 10^-3кг; ż=30м/c²; γ _{текстолита}=0,05; E=30ГПа; σ_Вр=80МПа; К₃=2; f₀=42,7Гц.

Определить: Проверить прочность печатного узла в горизонтальном положении.

Коэффициент передачи μ _B для системы с распределенными параметрами, при частоте собственных колебаний, равной частоте воздействия вибраций (η= =1):

 

μ _Bmax= ,

 

где К_max-коэффициент формы колебаний=1,→ μ _Bmax=40.

Суммарное распределение нагрузки:q_Σ=q_cm+q_q,где q_cm-статически распределенная нагрузка, равная 1.3 , q_q-динамически распределенная нагрузка, равная q_q

 

q_Σ= M*ż *μ _Bmax /l=160 .

= -полный изгибающий момент от суммарно распределенной нагрузки. Полное напряжение: = /W_y = (q_Σ*l²*6)\(8*b*h²)=42,2МПа.

Предел выносливости: σ_-1≈ → = = =20МПа.

Условие прочности: < ; 42,2МПа>20 МПа→Условие прочности не выполняется.

Проверка динамической жесткости печатного узла при воздействии вибраций в горизонтальном положении.

Полный прогиб середины пластины (платы):

 

W_Σmax= W_g.max+W_ст.max,

 

где W_g.m.-динамическое перемещение середины платы; W_ст.m.-статический прогиб середины платы под весом микросхем и собственным весом.

W_ст.m.=0,026мм.

W_g.m= W_b.max*z _м, μ _Bmax-коэффициент передачи μ _Bm.=20 z _м-перемещение блока на резонансной частоте f₀:

 

z _м= =

 

W_Σmax= μ _Bmax* + W_ст.max=0.002

Допустимое перемещение: =1% от b=0,01b=0,65мм.

Условие прочности: W_Σmax< ; 0.002мм<0.65мм→Условие динамической жесткости выполняется.

Анализ динамической прочности и жесткости печатного узла при воздействии ударов

 

Проверка динамической прочности печатного узла при воздействии ударов.

Проверить прочность платы при воздействии на корпус блока ударного импульса синусоидальной формы амплитудой  и длительностью от 2 до 15 мс. Остальные данные:

l=0,157м; b=0.0175м; h=0.002м; m=21 10^-3кг; f₀=42.7Гц.

 

 

1. ,

 

где

, при t»4,3мс.

. .

. P_д=mz^||=3,15Н

P_ст=mg =0.2 Н; q=(P_д + P_ст)/l=.21 Н/м

. M_ymax=0.125ql²=0.004

. σ_max= M_ymax/W_y=6 M_ymax/(bh²)=2,5КПа

σ_max= 2,5КПа< [σ]=20МПа,следовательно, условие прочности выполняется.

Анализ динамической жесткости печатного узла при воздействии ударов.

1. w_дин. =z^||_m / w²= z^||_m/(2Пf₀)²=1,9 мм

2. w_стат.=0.026 мм

w_max = w_стат +w_дин.=1,926 мм

. w_max.=2 мм > [w]=0.65 мм следовательно, условие жесткости не выполняется.

Заключение

В результате расчетов, выполненных в курсовой работе, выяснилось, что разработанный модуль не соответствует всем требованиям к условиям жесткости и прочности. Оказалось, что разработанный модуль неустойчив к воздействию вибрации и ударов; условия прочности и жесткости печатного узла при заданных условиях не выполняются.

Методы повышения динамической прочности:

. Методом повышения виброудароустойчивости и жесткости НК электронных модулей является использование рациональных поперечных сечений элементов и узлов НК;

. Жесткость платы можно повысить путем установки ребра жесткости, которое должно проходить через центр платы и располагаться параллельно короткой стороне. Однако использование этого прямого конструктивного способа повышения жесткости уменьшает полезную площадь платы и усложняет конструкцию модуля

. Наиболее эффективным способом снижения коэффициента динамичности является нанесение на плату виброзащитного покрытия с большим значением коэффициента механических потерь; что резко снижает м в зоне резонанса. Однако использование этого покрытия ухудшает теплоотвод и делает плату неремонтопригодной.

Применение того или иного метода зависит от условий эксплуатации и ремонта, стоимости, требований надежности и выбирается индивидуального для каждого типа изделия.

 

Список литературы

1. Несущие конструкции РЭА: Методические указания к курсовому проект по дисциплине «Прикладная механика»/ Сост.: Ю.Н. Исаев, Г.Ф. Морозов, М.Д. Стрельцова; ГЭТУ - СПб, 1993.

. Исаев Ю.Н., Морозов Г.Ф. «Взаимозаменяемость деталей несущих конструкций РЭА: Учеб. Пособие/СПбГЭТУ (ЛЭТИ). СПб.,1998

. Конспект лекций по курсу «Прикладная механика».

. Несущие конструкции РЭА./Под редакцией П.И. Овсищера. - М.: Радио и Связь 1988