考虑应力松弛的电连接器接触可靠性预计方法

技术领域

本发明涉及一种电连接器产品可靠性预计方法，具体涉及一种考虑应力松弛机理的圆形开槽接触件电连接器接触可靠性预计方法。

背景技术

开槽接触件主要由开槽孔、插针、护套等组成，为保证开槽孔与插针间的可靠接触，生产、装配过程中需要通过收口工序使得开槽孔前端向内产生一定塑性变形，当插针插入开槽孔时，针孔间形成接触法向力和多点接触，具有接触可靠同时加工装配相对简单的特点。

接触件的应力松弛通常是指金属材料在恒定高温的承载状态下，总应变保持不变而应力随时间逐渐降低，导致接触件针孔间接触法向力下降、插拔力减小的一种现象。接触件的应力松弛主要与环境因素(温度、承载应力等)和接触件材料的材料属性有关。微观上表现为金属内部晶粒在外部承载作用下发生错位运动，导致弹性变形逐渐减小、塑形变形逐渐增大。宏观上表现为开槽接触件针孔间的接触法向力缓慢下降，开槽接触件的插拔力逐渐减小。环境温度和接触件材料的材料属性等因素都会直接影响到接触件应力松弛的速率。

圆形开槽接触件电连接器在使用过程中的多次插拔(循环应力、应变)会导致开槽接触件发生应力松弛，严重破坏电连接器的接触特性，应力松弛被认为是造成电连接器力学性能和电接触性能失效的主要原因之一。传统单纯依赖数理统计的可靠性预计方法，无法准确描述圆形开槽接触件电连接器的力学特性和接触特性在应力松弛作用下发生接触法向力下降、插拔力减小等性能退化的内在机理和规律，导致电连接器接触可靠性预计的准确性差。因此，如何实现考虑应力松弛机理的圆形开槽接触件电连接器接触可靠性预计成为亟待解决的问题。

发明内容

为了解决传统单纯依赖数理统计的可靠性预计方法无法准确描述电连接器在失效诱因作用下性能退化的机理和规律，导致接触可靠性预计准确性差的问题，本发明基于失效物理和数理统计方法的结合，提供了一种考虑应力松弛的电连接器接触可靠性预计方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种考虑应力松弛的电连接器接触可靠性预计方法，包括如下步骤：

步骤一：根据圆形开槽接触件电连接器设计图纸和工艺文件建立开槽接触件电连接器的数字样机模型Y＝F(X)，用于描述开槽接触件针孔间接触法向力X

步骤二：针对开槽接触件(即电连接器的关键零部件)，开展考虑应力松弛机理的开槽接触件接触可靠性试验研究，通过应力松弛接触可靠性试验获得不同环境条件E、应力条件F、载荷条件L、材料参数M、结构参数C、工艺参数T等组合下的开槽接触件针孔间接触法向力退化数据，其中：

所述可靠性试验研究考虑的输入因素包括：环境条件E(温度、湿度等)、应力条件F(初始应力、初始应变等)、载荷条件L(循环应力、循环应变等)、开槽接触件材料参数M(杨氏模量、泊松比等)、开槽接触件结构参数C(尺寸参数等)、开槽接触件工艺参数T(加工参数、装配参数等)，输出因素包括：开槽接触件针孔间接触法向力X

步骤三：根据应力松弛接触可靠性试验数据，建立开槽接触件针孔间接触法向力的应力松弛失效物理模型X

步骤四：利用开槽接触件生产过程的质量一致性信息，统计得到因材料、结构、工艺参数波动导致的开槽接触件针孔间接触法向力初值X

所述质量一致性信息包括开槽接触件在整条生产线上的零件加工、装配、调试等工艺流程中产生的，能够反映工序过程能力的相关数据；

步骤五：将步骤四构建的批次开槽接触件虚拟样本在t＝0时刻的初值X

步骤六：根据电子系统可靠工作时为圆形开槽接触件电连接器分配的整机插拔力的合格阈值，确定输出特性Y＝[Y

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

本发明解决了传统可靠性预计方法难于量化产品质量一致性信息(材料、结构、工艺数据波动)对产品可靠性的影响问题，通过建立圆形开槽接触件电连接器的数字样机模型、开槽接触件针孔间接触法向力的应力松弛失效物理模型，并利用质量一致性信息构建批次开槽接触件虚拟样本，得到批次开槽接触件电连接器性能参数随时间的退化规律及分布，从而根据应力-强度干涉理论计算得到某一时刻圆形开槽接触件电连接器的接触可靠度，保证了接触可靠性预计结果的正确性与准确性。

附图说明

图1为考虑应力松弛的电连接器接触可靠性预计方法的实施流程。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

本发明提供了一种考虑应力松弛的电连接器接触可靠性预计方法，所述方法以圆形开槽接触件电连接器为例，主要考虑因应力松弛导致的电连接器接触失效模式，通过分析电连接器在多次插拔(循环应力、应变)作用下发生接触法向力下降、插拔力减小等性能退化的内在原因及其机理，建立反映电连接器在失效诱因(包括工作应力、环境应力、时间应力等)作用下性能退化规律的应力松弛失效物理模型，实现电连接器接触可靠性的准确预计。如图1所示，具体实施步骤如下：

步骤一：根据圆形开槽接触件电连接器设计图纸和工艺文件，基于径向基函数方法建立其数字样机模型Y＝F(X)，用于描述开槽接触件针孔间接触法向力X

步骤二：针对开槽接触件(即电连接器的关键零部件)，开展考虑应力松弛机理的开槽接触件接触可靠性试验研究，试验研究考虑的输入因素包括：环境条件E(温度、湿度等)、应力条件F(初始应力、初始应变等)、载荷条件L(循环应力、循环应变等)、开槽接触件材料参数M(杨氏模量、泊松比等)、开槽接触件结构参数C(尺寸参数等)、开槽接触件工艺参数T(加工参数、装配参数等)，试验研究考虑的输出因素包括：开槽接触件针孔间接触法向力X

步骤三：根据应力松弛接触可靠性试验数据，建立开槽接触件针孔间接触法向力的应力松弛失效物理模型X

X

本步骤中，开槽接触件针孔间接触法向力的应力松弛失效物理模型的建立方法如下：

步骤三一：开槽接触件应力松弛失效物理模型形式的确定

定义开槽接触件的应力松弛S为接触件针孔间接触法向力X

S＝v

式中，v

应力松弛速率v

v

式中，A为与材料有关的系数，Q为松弛热激活能，k为玻尔兹曼常数，T为热力学温度。

根据式(2)和式(3)，可得到开槽接触件应力松弛失效物理模型的函数形式：

步骤三二：开槽接触件应力松弛失效物理模型中的待定系数

式(4)所示开槽接触件应力松弛失效物理模型中，若已知环境条件E、应力条件F、载荷条件L、材料参数M、结构参数C、工艺参数T，且开槽接触件针孔间接触法向力的初值X

步骤三三：基于接触可靠性试验确定模型中的待定系数

在已知环境条件E、应力条件F、载荷条件L、材料参数M、结构参数C、工艺参数T、开槽接触件针孔间接触法向力初值X

步骤四：利用开槽接触件生产过程的质量一致性信息(即开槽接触件在整条生产线上的零件加工、装配、调试等工艺流程中产生的，能够反映工序过程能力的相关数据)，统计得到因材料、结构、工艺参数波动导致的开槽接触件针孔间接触法向力初值X

步骤五：将步骤四构建的批次开槽接触件虚拟样本在t＝0时刻的初值X

步骤六：根据电子系统可靠工作时为圆形开槽接触件电连接器分配的整机插拔力的合格阈值，确定输出特性Y＝[Y

当满足式(6)时，说明编号为l的圆形开槽接触件电连接器虚拟样本在t

Y

定义H

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