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电连接器接触件应力场有限元分析研究
一、课题主要研究内容
经查文献可知ANSYS可以研究电连接器插拔过程中的接触压力的具体数值和变化趋势。除此，还可以研究电连接器工作过程中结构应力问题。根据项目的要求（研究不同工作电流/温度下应力变化规律），可以确定本论文的主要任务是研究电连接器工作过程中的结构应力问题。本论文以电连接器为研究对象，其目的是研究工作中的电连接器插孔应力松弛行为及其引发电接触失效的微观机理，构建电连接器应力松弛蜕化模型，实现快速、准确、可靠地预测工作温度范围内电连接器的工作寿命。
二、拟采用的方案
（1）有限元分析软件的选取
本课题拟选取ANSYS有限元分析软件进行仿真。
（2）有限元分析方法的选取（直接耦合和间接耦合分析方法的优缺点） 电连接器接触件结构应力场有限元分析研究有两种方法，即直接耦合方法和间接耦合分析方法。当耦合场之间的相互作用包括强烈耦合的物理场，或者高度非线性的，直接耦合较具优势，它使用耦合变量一次求解得到结果。直接耦合的例子有压电分析，共轭传热分析，电路-电磁分析等。对于多场的相互作用非线性程度不是很高的情况下，间接耦合分析方法更有效，也更灵活。因为每种分析是相对独立的。耦合可以使双向的，冉物理场之间进行相互耦合分析，直到收敛达到一定精度。除此，由于直接耦合单元会控制载荷传递，所以直接耦合需要较少的用户干涉。而间接耦合方法要求顶堤更多细节，并要手动设定传递的载荷，但是它会提供更多灵活性，这样就可以再不同的网格之间和不同的分析之间传递载荷了。所以，本课题将采用间接耦合分析方法。
三、电连接器接触对应力场有限元分析（采用间接耦合分析方法）的步骤 （1）首先对电连接器模型进行简化，建立电连接器模型。
由于本项目研究的是工作中电连接器接触件应力场有限元分析，电连接器接触件是不相互穿透的，故直接将插孔的内表面和插针的外表面直接贴着画，卡槽直接省去。插针和插孔两端的倒角对分析结果影响不大，直接倒成90。假设插针和插孔与壳体之间都是无缝隙的。然后按照实际尺寸完成模型的建立。
（2）进行热-电耦合分析（温度场分析） 定义并求解电连接器温度场分析问题 （3）进行结构-热耦合分析
①选择一个使用于结构-热分析的耦合场单元，本项目拟采用solid227，使用
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KEYOPT(1)选择UX、UY、UZ和TEMP单元自由度
②确定结构材料特性
这里假设材料为各向同性的，使用MP命令输入泊松比及剪切模量 ③确定热应力计算时的参考温度 ④划分网格
⑤施加结构和热载荷，这里热载荷是第一步所分析的温度场的结果。结构载荷有接触压力初始值，和位移自由度
（4）对模型进行有限元求解
（5）后处理得出各材料接触处的应力变化云图、模型径向应力变化云图等及相应的等值变化曲线等。
四、对分析结果数据进行分析。 需要考虑的问题：
1、电连接器接触件是一个接触对，实际为点接触。在分析过程中是不是要利用ansys接触向导来建立接触对是本课题需要考虑的问题。因为电连接器接触件工作过程中产生应力松弛可能会发生接触件或者接触件与壳体之间相互穿透。可能的解决办法：由于分析的是工作中接触件应力场，可以直接简化成插针外表面和插孔内表面完全贴在一起，将点接触简化成面接触，然后在结构分析时，施加一个接触压力初始值。这里这个接触压力初始值要怎么确定还有待思考。
2、温度场分析和应力场分析是否要瞬态分析。在结构分析时加热载荷时是读入温度分析的结果文件，故温度场分析可以直接用稳态分析，应力场分析是否要瞬态还在考虑中。
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