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学员风采:电子设备振动仿真分析!

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电子设备振动仿真概况    

    电子设备有严格的振动试验要求,比如扫频振动试验、随机振动试验、冲击试验等。对仿真分析有了解的读者知道这些试验有对应的仿真类型:

扫频试验/定频试验--谐响应仿真

随机振动试验--随机振动仿真

冲击试验--瞬态仿真
   
   

    R56学员来自某军工背景企业,对电子设备的振动可靠性仿真有迫切需求,通过长期自学已具备一定基础,但由于没有经历过系统专业的培训,所以知识体系不完善,缺乏足够的信心,时常担忧自己不够专业。

基础数据欠缺

    仿真不是万能的,有些数据需要用户提供给仿真,而不是仿真提供给用户,这个道理说起来很简单,但我实际发现很多人并不清晰知道这一点。    
    电子元器件是混合材料,精确的材料参数难以获得。目前来看,即使假设元器件为均质材料,这方面的等效材料参数,一般用户也是严重缺乏的。
   
    材料的极限强度参数严重缺乏,一般用户不知道所用PCB的许用应力,不了解胶水和焊锡的相关强度参数;材料的疲劳强度参数更是严重缺乏,所谓的损伤分析只是做做样子,懂行的人都懂。    
    实际结构包含各种非线性,接触非线性,材料非线性等,由于主流振动分析方法属于线性分析。这种非线性实物合理转化为线性分析需要大量的经验,缺乏实验数据支撑的情况下,很难进一步提高仿真精度和可靠性。    
    以上种种,此为巧妇难为无米之炊!    

做到最合理

    现实条件是有限的,但我依然要求学员做到当前最好水平。我对该学员主要做了如下方面的建议或指导:    
    1)网格划分。网格对分析结果的影响到底是怎么样的?网格焦虑症到底怎么破?很多人并不十分清楚。我根据学员的硬件条件、工作周期、仿真要求等各方面情况,提供了最恰当的网格解决方案;
   
    2)连接关系。非线性的连接关系如何合理地转化为线性连接,这很需要经验。我提供的解决方案不能说最好,但不会存在原则性的失误,能给出当前条件下最合理最保守的建议;    

    3)结果评定。上文提到由于强度数据的缺乏,结果评定工作变得困难。但我还是能提供一些大体的原则和经验,帮助提高评定工作的合理性。

   

案例实战-网格方案

    由于客户案例敏感性,本文通过自建简单案例,分享和R56学员交流的核心观点。    
   

1)实体粗网格

    模态分析结果:

   

    随机振动分析结果:

2)实体中网格

    模态分析结果:

   

    随机振动分析结果:

3)实体细网格    

    模态分析结果:

   

    随机振动分析结果:


借助本例,我想强调三个核心观点:

    1)对于塑性材料,极限强度评估对应力集中不敏感,没有必要获取网格无关解;    
    2)对于插针这种位置,由于几何突变和材料突变,在线性分析中无法获得网格无关解;    

    3)可以看到,随着网格细化,实体插针的应力会越来越大。可以预见,网格无限细化会导致应力无限大。我给R56学员提供了类似这种情况的网格解决方案。

来源:博集华仿
振动疲劳非线性电子材料试验
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-11-08
最近编辑:11月前
博集华仿
硕士 致力于推广工程仿真技术
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