- •Выбор элементов конструкций, обеспечивающих защиту радиоэлектронных устройств от механических воздействий
- •I Теоретические сведения к лабораторной работе
- •1 Характеристика дестабилизирующих механических воздействий и методы их оценки
- •1.1 Основные материалы деталей несущих конструкций
- •1.2 Явления в электронной аппаратуре, вызываемые механическими воздействиями
- •1.3 Влияние механических воздействий на прочность рэа
- •1.4 Конструкции рэа
- •2 Динамические характеристики элементов конструкций рэа, приводимых к системам с распределенными параметрами
- •2.1 Собственные колебания стержневых конструкций
- •2.2 Собственные частоты колебаний пластинчатых конструкций
- •3 Конструктивные способы защиты рэа от механических воздействий
- •3.1 Общая характеристика способов
- •3.2 Методы повышения жесткости конструкции
- •3.2.1 Влияние способов крепления
- •3.2.2 Влияние площади и толщины платы
- •3.2.3 Применение ребер жесткости
- •I I Исходные данные для выполнения работы
- •Пример расчета на действие вибрации
- •Решение
- •1. Определение частоты собственных колебаний
- •2. Определение коэффициента динамичности
- •3. Определение амплитуды вибросмещения основания
- •4. Определение виброускорения и виброперемещения эрэ
- •5. Определение максимального прогиба пп
- •6. Проверка выполнения условия вибропрочности
- •6.1. Для элемента к2
- •6.2. Для печатной платы с эрэ
- •Расчет на действие удара
- •Решение
- •1. Определение условной частоты ударного импульса
- •2. Определение коэффициента передачи при ударе
- •3. Определение ударного ускорения
- •4. Определение максимального относительного перемещения
- •5. Проверка выполнения условий ударопрочности
- •III Содержание отчета
- •Приложение а Характеристики некоторых упаковочных материалов
1.3 Влияние механических воздействий на прочность рэа
Элементы конструкций, изготовленные из хрупких материалов, под действием механических нагрузок, особенно ударных, подвержены растрескиванию. Это явление наблюдается у изоляторов, выводов электровакуумных приборов, реле и т.п. В большинстве случаев такие дефекты приводят к замыканию и пробоям, т.е. к необратимым изменениям параметорв РЭА. Предпосылкой к этому служит механические повреждения. Широко распространены случаи выгорания контактных дорожек потенциометров, обмоток переменных резисторов и других устройств со скользящими контактами. Их первопричиной являются вибрация и произвольное смещение контактных лепестков, результатом – нарушения обратимые (шумы) и необратимые.
Для деталей, изготовленных из упругих или упруго-пластичных материалов, наиболее характерными причинами дефектов являются недопустимо большие по условиям работы деформации и поломки, связанные с превышением предела прочности материала, из которого они изготовлены. Под пределом прочности понимается напряжение, соответствующее наибольшей силе, которую может воспринять стандартный образец при постоянном растягивающем усилии [4]. Недостаточно жесткими элементами могут оказаться стенки корпусов и шасси, кожухи, платы, консольно закрепленные детали и т.п.
Разрушениям под влиянием механических воздействий наиболее подвержены элементы, предварительно нагруженные монтажными нагрузками. Такими элементами являются болты, винты, заклепки в предварительно напряженном (затянутом) соединении. Если запас прочности такой детали недостаточно велик, то при дополнительных нагрузках в результате механических воздействий может произойти ее поломка. При этом следует иметь в виду, что во впадинах резьбы в результате концентации действующие механические напряжения возрастают по сравнению со средними в три – пять раз.
Другим примером является сварной шов, в котором вследствие отклонений в технологическом процессе могут возникать остаточные термические напряжения. В результате внешних механических воздействий такие швы разрушаются в первую очередь. Нередки случаи обрыва проводов радиоэлементов и радиокомпонентов, если во время монтажа эти выводы получили излишнее натяжение.
1.4 Конструкции рэа
Конструкции РЭА можно разбить на иерархические уровни. К первому уровню относят ЭРЭ – резисторы, конденсаторы, ПП приборы и т.п. Второй уровень – печатные платы с ЭРЭ, ячейки, блочные каркасы, шасси, т.е. конструкции, которые не имеют самостоятельного применения, в входят в состав конструкции третьего уровня. Третий уровень – конструкции блоков и пультов. В качестве примера третьего уровня конструкторской иерархии может служить системный блок персонального компьютера.
Динамические нагрузки (вибрации, удары, линейные ускорения, акустические шумы) могут вызвать крайне нежелательные деформации деталей несущей конструкции. Во всех случаях нельзя допустить образования механической колебательной системы. Это касается крепления монтажных проводов, микросхем, экранов, плат и других частей, входящих в РЭА. Величина деформации определяет степень жесткости элемента и зависит от характера приложения сил и способа его закрепления.