Расчет на действие механических нагрузок

1.5 Расчет на действие механических нагрузок

Вибрация

Расчёт ПП на действие вибрации.

Исходные данные:

Размеры ПП: a´b´h = 170´130´1,5 мм;

Материал ПП – стеклотекстолит g = 2,05×104 Н/м3;

Коэффициент перегрузки n = 2;

Масса ЭРЭ mэ = 95 г.

Для текстолита: E = 3,02×1010 Па, m = 0,22, плотность стеклотекстолита r = 2050 кг/м3.

Диапазон частот вибрации 10 – 120 Гц.

1. Определяем частоту собственных колебаний при условии равномерного нагружения ПП по поверхности ЭРЭ:

 Гц

где g – ускорение свободного падения

mэ, mп – масса ЭРЭ и ПП соответственно

mп=a×b×h×r=0,170×0,130×0,0015×2050@68 г;

mэ=SmЭРЭi= 95г;

r – плотность стеклотекстолита;

a – коэффициент, зависящий от способа закрепления ПП;

a – наибольший размер длины платы.

ПП опёрта по всему контуру.

D – цилиндрическая жесткость

Н×м

где m – коэффициент Пуассона материала ПП;

E – модуль упругости материала ПП;

h – толщина материала ПП;

g – удельный вес материала ПП.

2. Находим амплитуду колебаний (прогиб) ПП на частоте f из диапазона частот воздействующих на плату, максимально близкой к fс при заданном коэффициенте перегрузки n:

f=120 Гц.

 м

3. Определяем коэффициент динамичности KD, показывающий во сколько раз амплитуда вынужденных колебаний на частоте f отличается от амплитуды на частоте fс:

где e – показатель затухания колебаний (для стеклотекстолита при напряжениях, близких к допустимым, принимаем e=0,06).

4. Находим динамический прогиб ПП при ее возбуждении с частотой f:

 м.

5. Определяем эквивалентную этому прогибу равномерно распределенную динамическую нагрузку:

 Па

6. Определяем максимальный распределенный изгибающий момент, вызванный нагрузкой PD:

Mmax=C2×PD×b2 =0,068×249×0,132=0,286 Н

где C1, C2 – коэффициенты, зависящие от размеров ПП и способа её закрепления.

Для опирания ПП при a/b=1,04£3:

C1=0,00406+0,18×lg(a/b)= 0,00406+0,18×lg(170/130)=25×10-3

C2=0,0479+0,18×lg(a/b)= 0,0479+0,18×lg(170/130)=68×10-3

7. Находим максимальное динамическое напряжение изгиба ПП:

 МПа

8. Проверяем условие вибропрочности:

 

 МПа.

где s-1 – предел выносливости материала ПП, для стеклотекстолита s-1=105 МПа.

ns=1,8¸2 – допустимый запас прочности для стеклотекстолита.

Вывод: Условие вибропрочности выполняется.

Удар

Расчет модулей РЭС на действие удара.

Исходные данные:

1)  длительность ударного импульса: tи=5 мс;

2)  форма импульса: прямоугольная;

3)  амплитуда ускорения ударного импульса: Hу=10g;

4)  собственная частота колебаний механической системы: fc=116 Гц.

1. Определяем условную частоту ударного импульса:

 Гц

2. Определяем коэффициент передачи при ударе:

для прямоугольного импульса:

где n – коэффициент расстройки:

3. Находим ударное ускорение:

м/с2

Рассчитываем максимальное относительное перемещение:

 м

5. Проверяем выполнение условия ударопрочности:

для ПП с ЭРЭ: Smax<0,003×b, где b – размер стороны ПП, параллельно которой установлены ЭРЭ.

0,003×b=0,003×0,130=0,00039 м >  м

Вывод: Условие ударопрочности выполняется.