8. Розрахунок напружень у паяних з’єднаннях виводів ере та фв

Паяні з’єднання виводів ЕЕС з елементами друкованих провідників плати під час вібрацій та ударів також деформуються. Механічні характеристики припоїв значно нижчі, ніж у матеріалів провідників та виводів, але припої більш пластичні, тому під час вібраційних та ударних впливів деформації плати можуть привести до перевищення межі текучості припою та його пластичних деформацій.

Паяних з’єднань у кожному СКМ1 може бути декілька сотень (а то й тисяч), тому для розрахунку їх надійності доцільно використовувати програму SoldCont12, створену на базі програми Platа075 [2].

*****

* Файл SoldCont.dat - вхідні дані

*****

Розміри плати:

160 - довжина, мм

100 - ширина, мм

2 - товщина, мм

*****

механічні характеристики матеріалу:

30. - модуль пружності E, ГПа

0.22 - коефіцієнт Пуассона

2.1 - густина, г/см^3

0.03 - коефіцієнт механічних вкрат

300 - межа міцності при згині, МПа

65 - межа витривалості при згині, МПа

*****

0 - маса рівномірно розподілених по платі ЕРЕ, г

*****

1.5 - тривалість дії вібрації, год

1.2e4 - число ударних імпульсів

*****

2.8 - модуль зсуву припою, ГПа

5.7 - межа текучості припою, МПа

*****

30 - різниця температур чарунки: робочої та нормальної, К

1.13e-5 - різниця коефіцієнтів лінійного розширення

провідників друкованої плати та виводів МС, 1/К *)

*****

им'я файла результатів:

bmu221.txt

*****

_______________________________

*) товщина провідників (мідь) друкованої плати: 35 мкм

матеріал виводів: сплав 29НК

Лист 14

Результати програми:

РОЗРАХУНОК ЧАСТОТНИХ ТА АМПЛІТУДНИХ ПАРАМЕТРІВ

ДРУКОВАНОЇ ПЛАТИ

ВХІДНІ ДАНІ:

довжина платы, мм 160.0

ширина платы, мм 100.0

товщина платы, мм 2.000

спосіб закріплення сторін:

обперті чотири сторони

механічні характеристики матеріалу:

модуль пружності, ГПа 30.0

коефіцієнт Пуассона 0.22

щільність, г/см^3 2.10

КМВ 0.03

межа міцності, МПа 300.0

предел выносливости, МПа 65.0

параметри зосереджених ЕРЕ:

m, кг x, мм y, мм dx, мм dy, мм

0.045 37.0 50.0 52.0 52.0

0.008 130.0 50.0 41.0 41.0

0.024 83.0 60.0 24.0 24.0

0.003 83.0 12.0 30.0 10.0

параметри вібраційного впливу:

частота, Гц 30.0

амплітуда, мм 0.830

віброперевантаження, g 2.99

тривалість, год 1.5

параметри ударного імпульсу:

тривалість, мс 10.0

амплітуда, g 15.00

число ударів 12000

форма - синусоїдальна

РЕЗУЛЬТАТИ РОЗРАХУНКУ:

власна частота плати, Гц 256.1

віброміцність:

коефицієнти передачі прискорень та перевантажень:

N точки x, мм y, мм eta(x,y) nvib(x,y)

1 37.000 50.000 2.092 6.249

2 130.000 50.000 1.913 5.716 Лист 15

3 83.000 60.000 2.560 7.650

4 83.000 12.000 1.604 4.792

відносні деформації:

N точки z, мм tet(x), рад tet(y), рад

1 0.906 0.020022 -0.000000

2 0.758 -0.022271 -0.000000

3 1.295 -0.001500 -0.013220

4 0.501 -0.000580 0.039778

ударна міцність:

коефицієнти передачі прискорень та перевантажень:

N точки x, мм y, мм eta(x,y) nud(x,y)

1 37.000 50.000 2.119 31.791

2 130.000 50.000 1.936 29.044

3 83.000 60.000 2.600 38.999

4 83.000 12.000 1.619 24.289

відносні деформації:

N точки z, мм tet(x), рад tet(y), рад

1 1.679 0.037102 -0.000000

2 1.404 -0.041269 -0.000000

3 2.400 -0.002779 -0.024498

4 0.929 -0.001076 0.073709

мінімальні коефіцієнти запаса міцності

материалу плати в розрахункових точках

відносно межі витривалості

sigv = 65.0 МПа:

при вібраційних навантаженнях n = 1.48

при ударах n = 0.80

механічні характеристики припою:

модуль зсуву = 2.8 ГПа

межа текучості при зсуві = 5.7 МПа

максимальні напруження у паяних з'єднаннях:

при вібрації = 731.22 МПа

при ударах = 1354.97 МПа

імовірність безвідмовної роботи:

при вібрації = 0.000

при ударах = 0.000

максимальні напруження у паяних з'єднаннях

перевищують межу текучості

матеріалу припою taut = 5.7 МПа

За отриманими результатами всі з’єднання на платі будуть зруйновані з імовірністю 100% при ударах і вібраціях. Тобто даний тип з’єднання не задовольняє обрані параметри плати і розміщення елементів.

Лист 16