6. Розрахунок надійності паяних з'єднань при механічних впливах

Паяних з’єднань у кожному СКМ1 може бути декілька сотень (а то й тисяч), тому для розрахунку їх надійності доцільно використовувати програму SoldCont2015, створену на базі програми Platа2015; за методикою останньої розраховуються деформації плати-основи у місцях разташування виводів та їх паяних з’єднань. Структура, алгоритм та програмні модулі обох програм – ContConcl2015 та SoldCont2015 ідентичні, відрізняються тільки модулями розрахунків міцності та надійності для першої – виводів, для другої – паяних з’єднань.Програма SoldCont2015 визначає імовірність безвідмовної роботи СКМ1, враховуючи напружений стан паяних з’єднань і тому у її вхідному файлі SoldCont.dat повинні бути задані механічні характеристики припою, розміри паяного з’єднання, різниця робочої та нормальної температур, яка викликає додатковий зсув шарів з’єднання. [1]

Розрахунок за допомогою програми «SoldCont2015»:

РОЗРАХУНОК ЧАСТОТНИХ ТА АМПЛІТУДНИХ ПАРАМЕТРІВ

ДРУКОВАНОЇ ПЛАТИ

ВХІДНІ ДАНІ:

довжина платы, мм 190.0

ширина платы, мм 140.0

товщина платы, мм 1.500

спосіб закріплення сторін:

обперті чотири сторони

механічні характеристики матеріалу:

модуль пружності, ГПа 30.0

коефіцієнт Пуассона 0.25

щільність, г/см^3 2.10

КМВ 0.030

межа міцності, МПа 250.0

межа витривалості, МПа 65.0

параметри зосереджених ЕРЕ:

m, кг x, мм y, мм dx, мм dy, мм

4.0 21.0 8.0 30.0 50.0

4.0 21.0 8.0 60.0 50.0

4.0 21.0 8.0 30.0 40.0

4.0 21.0 8.0 60.0 40.0

4.0 21.0 8.0 30.0 30.0

4.0 21.0 8.0 60.0 30.0

4.0 29.0 10.0 60.0 80.0

4.0 29.0 10.0 96.0 80.0

8.0 22.0 22.0 54.0 110.0

8.0 22.0 22.0 82.0 110.0

8.0 19.5 15.0 24.0 120.0

8.0 19.5 15.0 24.0 100.0

8.0 19.5 15.0 24.0 80.0

8.0 19.5 15.0 24.0 60.0

4.0 21.0 8.0 24.0 40.0

4.0 21.0 8.0 24.0 28.0

4.0 29.0 10.0 24.0 20.0

4.0 29.0 10.0 24.0 10.0

4.0 29.0 10.0 40.0 16.0

4.0 29.0 10.0 80.0 16.0

4.0 29.0 10.0 120.0 16.0

8.0 22.0 10.0 160.0 16.0

4.0 29.0 10.0 50.0 26.0

4.0 29.0 10.0 90.0 26.0

маса розподілених ЕРЕ, г 20

параметри вібраційного впливу:

частота, Гц 30.0

амплітуда, мм 0.285

віброперевантаження, g 0.94

тривалість, год 0.5

параметри ударного імпульсу:

тривалість, мс 10.0

амплітуда, g 25.00

число ударів 12000

форма - синусоїдальна

РЕЗУЛЬТАТИ РОЗРАХУНКУ:

власна частота плати, Гц 148.7

віброміцність:

коефицієнти передачі прискорень та перевантажень:

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

1 30.000 50.000 1.737 9.632

2 60.000 50.000 2.297 12.735

3 30.000 40.000 1.640 9.091

4 60.000 40.000 2.126 11.784

5 30.000 30.000 1.510 8.373

6 60.000 30.000 1.898 10.520

7 60.000 80.000 2.404 13.325

8 96.000 80.000 2.676 14.838

9 54.000 110.000 1.835 10.174

10 82.000 110.000 2.047 11.351

11 24.000 120.000 1.288 7.142

12 24.000 100.000 1.520 8.425

13 24.000 80.000 1.648 9.136

14 24.000 60.000 1.648 9.136

15 24.000 40.000 1.520 8.425

16 24.000 28.000 1.391 7.710

17 24.000 20.000 1.288 7.142

18 24.000 10.000 1.148 6.364

19 40.000 16.000 1.371 7.601

20 80.000 16.000 1.586 8.791

21 120.000 16.000 1.553 8.611

22 160.000 16.000 1.288 7.138

23 50.000 26.000 1.697 9.408

24 90.000 26.000 1.944 10.778

відносні деформації:

N точки z, мм tet(x), рад tet(y), рад

1 1.136 0.034705 0.012275

2 1.998 0.021583 0.021591

3 0.986 0.030115 0.017639

4 1.734 0.018729 0.031026

5 0.786 0.024016 0.022118

6 1.383 0.014936 0.038905

7 2.162 0.023355 -0.011073

8 2.582 -0.000706 -0.013225

9 1.286 0.017127 -0.036196

10 1.614 0.005825 -0.045403

11 0.444 0.017526 -0.020698

12 0.800 0.031582 -0.014324

13 0.998 0.039382 -0.005112

14 0.998 0.039382 0.005112

15 0.800 0.031582 0.014324

16 0.602 0.023743 0.018586

17 0.444 0.017526 0.020698

18 0.228 0.008989 0.022398

19 0.572 0.012144 0.034181

20 0.902 0.003778 0.053947

21 0.852 -0.006182 0.050963

22 0.443 -0.013535 0.026486

23 1.074 0.016342 0.036497

24 1.454 0.001992 0.049438

ударна міцність:

коефицієнти передачі прискорень та перевантажень:

N точки x, мм y, мм eta(x,y) nud(x,y)

1 30.000 50.000 1.827 45.685

2 60.000 50.000 2.455 61.383

3 30.000 40.000 1.718 42.950

4 60.000 40.000 2.263 56.572

5 30.000 30.000 1.573 39.314

6 60.000 30.000 2.007 50.178

7 60.000 80.000 2.575 64.370

8 96.000 80.000 2.881 72.021

9 54.000 110.000 1.937 48.425

10 82.000 110.000 2.175 54.383

11 24.000 120.000 1.324 33.089

12 24.000 100.000 1.583 39.576

13 24.000 80.000 1.727 43.176

14 24.000 60.000 1.727 43.176

15 24.000 40.000 1.583 39.576

16 24.000 28.000 1.438 35.958

17 24.000 20.000 1.324 33.089

18 24.000 10.000 1.166 29.149

19 40.000 16.000 1.416 35.411

20 80.000 16.000 1.657 41.431

21 120.000 16.000 1.621 40.522

22 160.000 16.000 1.323 33.067

23 50.000 26.000 1.782 44.551

24 90.000 26.000 2.059 51.483

відносні деформації:

N точки z, мм tet(x), рад tet(y), рад

1 2.068 0.063199 0.022353

2 3.638 0.039304 0.039318

3 1.795 0.054842 0.032121

4 3.157 0.034107 0.056500

5 1.431 0.043735 0.040279

6 2.518 0.027199 0.070848

7 3.937 0.042530 -0.020164

8 4.702 -0.001286 -0.024083

9 2.343 0.031189 -0.065915

10 2.938 0.010607 -0.082681

11 0.809 0.031917 -0.037693

12 1.458 0.057512 -0.026084

13 1.818 0.071716 -0.009309

14 1.818 0.071716 0.009309

15 1.458 0.057512 0.026084

16 1.096 0.043238 0.033846

17 0.809 0.031917 0.037693

18 0.415 0.016369 0.040787

19 1.041 0.022116 0.062246

20 1.643 0.006880 0.098241

21 1.552 -0.011258 0.092806

22 0.807 -0.024647 0.048233

23 1.955 0.029759 0.066464

24 2.648 0.003628 0.090029

мінімальні коефіцієнти запаса міцності

материалу плати в розрахункових точках

відносно межі витривалості

sigv = 65.0 МПа:

при вібраційних навантаженнях n = 10.66

при ударах n = 1.03

механічні характеристики припою:

модуль зсуву = 2.8 ГПа

межа текучості при зсуві = 5.7 МПа

максимальні напруження у паяних з'єднаннях:

при вібрації = 1.74 МПа

при ударах = 1.45 МПа

імовірність безвідмовної роботи:

при вібрації = 1.000

при ударах = 1.000

максимальні напруження у паяних з'єднаннях

перевищують межу текучості

матеріалу припою taut = 5.7 МПа