插装型电子元器件强化振动试验疲劳仿真研究

随着电子技术的发展，电子产品的可靠性在商业和军事上越来越凸显其重要性。20世纪90年代发展起来的可靠性强化试验技术正在逐渐成为提高机电产品，特别是电子产品可靠性的主要技术手段。 因为可靠性强化试验技术目前在国内外尚处于研究和初步应用阶段，试验过程大多属于定性研究，所以针对特定产品的强化试验设计往往具有一定盲目性。本文将依托成熟的计算机仿真技术，以某典型插装型电子元器件为具体研究对象，揭示其在强化试验环境下的振动疲劳失效机理，并探讨这一分析过程对可靠性强化试验设计的指导作用。本文的主要研究内容和结论有： 1．建立插装型电子元器件的有限元模型，对其进行动态响应分析，并通过试验验证模型的准确性；在此基础上，探讨了结构误差对系统动态特性的影响；通过动态响应分析，揭示了元器件振动失效的原因，并为强化试验提供了最佳激振频带； 2．针对振动强化试验中大量存在的塑性问题以及现有随机振动疲劳理论只能处理线弹性问题的局限性，首次提出将塑性等效为阻尼的处理方法，通过仿真和试验对比分析证明，采用该等效处理后再利用现有的振动疲劳理论能很好地预测弹塑性条件下元器件的疲劳寿命，该仿真寿命有助于振动强化试验确定最佳激振载荷和激振时间； 3．在测试分析新型全轴波振试验台动态特性的基础上，针对其载荷信号的非平稳非高斯特点，从对元器件损伤效能一致的前提出发，提出将非平稳非高斯信号等效为平稳高斯信号的方案；进而利用有限元模型和现有的振动疲劳理论对多轴疲劳寿命进行预测，并通过仿真和试验证明了该等效方案的合理性；同时，揭示了元器件在多轴应力综合作用下的失效机理。 通过上述研究，本文建立了一套计算机仿真技术应用于可靠性强化试验技术的方法，该方法对于可靠性强化试验的深入研究具有重要参考价值。同时，研究中提出的将塑性等效为阻尼，以及将非平稳非高斯信号等效为平稳高斯信号进行处理对扩展现有振动疲劳理论的应用范围具有一定的借鉴意义。