基于ABAQUS的顺应针机械性能的有限元分析 .doc

基于ABAQUS的针眼孔型顺应针的有限元分析 嵇仁荣，郑 源 （河海大学 能源与电气学院，江苏 南京 211100） 摘 要：针眼孔型顺应针主要应用于与印制电路板的连接。为提高其可靠性，对其机械性能进行测试是十分必要的。本文以有限元分析软件ABAQUS为平台，建立针眼孔型顺应针与印制电路板的有限元模型，使用接触分析的方法，模拟了在不同制造误差的情况下针眼孔型顺应针的装配过程，研究了其受力和变形情况。分析结果表明制造误差对针眼孔型顺应针机械性能的影响是十分明显的，在极限情况下插入力和保持力会超出设计要求，可以通过提高加工精度、改进顺应针结构等方法来提高成品率。同时，分析过程也为针眼孔型顺应针的结构优化设计提供了依据。 关键词：针眼孔型顺应针；机械性能；有限元；ABAQUS；连接器 中图分类号：TH164 文献标志码：B Finite Element Analysis of Eye-of-Needle Compliant Pin Based on ABAQUS JI Ren-rong, ZHENG Yuan (College of Energy and Electrical, Hohai University, Nanjing 211100, China) Abstract: The Eye-of-Needle compliant pin is mainly used to connect with the PCB. It is necessary to make a mechanical testing to improve the reliability. The finite element models of compliant pin and PCB were established in ABAQUS. The Eye-of-Needle compliant pin assembling processes under different manufacturing errors were simulated by using the way of contact analysis. The analysis of the stress and deformation has proved that the manufacturing errors would affect the mechanical properties of the Eye-of-Needle compliant pin obviously. The insertion force and the retention force might not comply with the design requirements in the limit cases. The rate of finished products can be increased by improving the processing accuracy or improving the structure of the compliant pin. The analysis process has provided the theory basis for the structure improvement design of the Eye-of-Needle compliant pin simultaneously. Key words: Eye-of-Needle compliant pin; mechanical properties; finite element; ABAQUS; connector 0引言 连接器的应用十分广泛，经过几十年的发展，其结构也日益多样化。连接器的基本性能分为机械性能、电气性能和环境性能。顺应针通常作为针座连接器的端子部分。顺应针与印制电路板的连接为无焊连接，连接处具有一定的保持力，使连接的可靠性得到保证，从而能够满足电气性能、环境性能方面的要求。针眼孔型顺应针是一种典型的顺应针。国内已有对连接器及针眼孔型顺应针的研究[1-4]，在针眼孔型顺应针结构设计上也总结出了一些经验。然而，加工制造过程中的制造误差是不可避免的，这些误差对针眼孔型顺应针的机械性能会产生一定的影响，因而对其进行研究是十分必要的。 运用ABAQUS有限元分析软件，模拟了在不同制造误差的情况下针眼孔型顺应针装配到印制电路板的过程，对装配过程中的插入力、装配完成后的保持力和电镀孔截面的变形情况进行了分析。 1针眼孔型顺应针的结构与特点 1.1针眼孔型顺应针的结构 针眼孔型顺应针与普通实心针相比有很多优点。普通实心针不易变形，对电镀孔及印制电路板的破