利用有限元分析软件指导连接器端子设计.pdf

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1、第1期机电元件Vol.34No.12014年2月ELECTROMECHANICALCOMPONENTSFeb.2014研究与设计利用有限元分析软件指导连接器端子设计彭强,方庆文(四川华丰企业集团有限公司,四川绵阳621000)摘要:在产品设计和开发时限要求越来越高的情况下,传统的试错的设计方法已经不能满足市场及产品开发的需要。本文通过两种有限元分析软件的功能,以一款连接器端子作为案例,展示有限元分析软件在连接器设计中的作用。关键词:有限元;连接器;端子;设计Doi:10.3969/j.issn.1000-6133.2014.01.001中图分类号:TN784文献标识码:A文章编

2、号:1000-6133(2014)01-0003-05过设计过程体现有限元软件在其中的作用。1引言2分析软件简介有限元分析(FEA,FiniteElementAnalysis)是利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工2.1HyperMesh况)进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素Hypermesh软件是美国Altair公司的产品,是世(即单元),就可以用有限数量的未知量去逼近无限界领先的、功能强大的CAE应用软件包,也是一个未知量的真实系统。有限元分析是用较简单的问创新、开放的企业级CAE平台,它集成了设计与分题代替复杂问题后再求解,它将求解域看成是由许析所需的各种工

3、具,具有无与伦比的性能以及高度多称为有限元的小的互连子域组成,对每一单元假的开放性、灵活性和友好的用户界面。定一个合适的(较简单的)近似解,然后推导或求解在CAE工程技术领域,Hypermesh最著名的特这个域总的满足条件(如结构的平衡条件),从而得点是它所具有的强大的有限元网格划分前处理功到问题的解。这个解不是准确解,而是近似解,因能。一般来说,CAE分析工程师80%的时间都花费为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数在了有限元模型的建立、修改和网格划分上,而真实际问题难以得到准确解,而有限元不仅计算精度正的分析求解时间是消耗在计算机工组站上,所以高,而且能适应各种复杂形状

4、,因而成为行之有效采用一个功能强大,使用方便灵活,并能够与众多的工程分析手段。CAD系统和有限元求解器进行方便的数据交换的本文通过一种连接器端子进行有限元分析的有限元前后处理工具,对于提高有限元分析工作的过程来展现有限元分析软件在连接器设计中的应质量和效率具有十分重要的意义。用。文中分析所使用的软件,前处理和后处理采用HyperMesh是一个高性能的有限元前后处理HyperMesh,求解器使用ABAQUS。器,它能让CAE分析工程师在高度交互及可视化的本文不把软件操作作为重点介绍内容,仅想通环境下进行仿真分析工作。与其他的有限元前后收稿日期:2013-11-204机电元件201

5、4年处理器比较,HyperMesh的图形用户界面易于学习,特别是它支持直接输入已有的三维CAD几何模型(UG、Pro/E和CATIA等)已有的有限元模型,并且导入的效率和模型质量都很高,可以大大减少很多重复性的工作,使得CAE分析工程师能够投入更多的精力和时间到分析计算工作上去。同样,Hy-permesh也具有先进的后处理功能,可以保证形象地表现各种各样的复杂的仿真结果,如云图、曲线标和动画等。图2ABAQUS软件截图3应用案例3.1产品简述本文选用一款为WorkStation开发的CPU插座作为范例,端子数量989只,端子间距1×1mm,连接器外形尺寸为42.7×35×3mm

6、。连接器外形图和端图1HyperMesh软件截图子结构如下:2.2ABAQUSABAQUS是一套功能强大的工程模拟的有限元软件,其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。ABAQUS有两个主求解器模块-ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit。ABAQUS还包含一个全面支持求解器的图形用户界面,即人机交互前后处理模块-ABAQUS/CAE。图3连接器外形ABAQUS对某些特殊问题还提供了专用模块来加以解决。ABAQUS被广泛认为是功能最强的有限元软件,可以分析复杂的固体力学结构力学系统,特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题

7、。ABAQUS不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析,同时还可以做系统级的分析和研究。ABAQUS系统级分析的特点相对于其他的分析软件来说是独一无二的。由于ABAQUS优秀的分析能力和模拟复杂系统的可靠性使得ABAQUS被各国的工业和研究中所广泛采用。ABAQUS产品在大量的高科技产品研究中都发挥着巨大的作图4端子用。第1期彭强等:利用有限元分析软件指导连接器端子设计5图5端子与CPU插针配合示意CPU插针水平方向移动实现导通与断开,插针直径0.305mm,如图5。根据产品实际尺寸,端子的

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