航空电连接器热疲劳失效机理研究

电连接器插孔是弹性元件,在交变热应力的作用下易产生热疲劳,出现应力松弛现象,从而影响电连接器的接触可靠性。结合加速寿命试验理论,提出了一种电连接器热疲劳试验方案,设计了试验电路并进行了试验,分析了电连接器的热疲劳失效机理。试验结果表明:试品的接触电阻值随温度循环次数的增加而缓慢增长,其宏观原因是插孔收口处孔径增加,接触件间接触力减小;循环应力中温差或温度变化率的增加,会加速连接器接触电阻的增长。试验后试品插孔的金相分析发现:温度循环条件下,连接器插孔中微观组织结构的变化,即插孔中的α相晶粒尺寸和滑移线密度均有所增加,滑移方向差异化程度增强,是导致其接触可靠性和性能逐步蜕化的根本原因;温差范围与温度变化率对电连接器性能蜕化的综合作用取决于滑移线密度与滑移方向差异化程度的"对抗"结果。

基于间歇故障特征分析的航空电连接器故障预测软件设计与实现

针对航空电连接器间歇故障的评估与故障预测开展工作,介绍了间歇故障内涵与动态特征,提取了间歇故障广义强度作为状态评估与故障预测的评估指标,基于该特征开发了间歇故障状态评估与故障预测软件,并在电连接器案例上进行了实现与验证。测试表明,该软件能够有效评估电连接器的使用状态,并对当前状态下的剩余使用寿命进行预测,可以应用于航空电连接器,并且可以推广到其他受间歇故障困扰的电子器件上。

航空电连接器低温温度场数值分析研究

以航空电连接器为研究对象,在热学分析的基础上,建立了其三维实体模型;利用有限元软件ANSYS热分析模块,在考虑电连接器内部传导散热以及外表面的对流散热、并施加合理的载荷和边界条件情况下,对低温环境下的温度场进行仿真研究,分析了不同低温环境下及不同型谱电连接器的温度场分布特征,发现低温环境骤变对电连接器绝缘体外围部分区域冲击较大;电连接器型谱对温度场分布影响很大,温度梯度最大的区域以及温度变化交替处可能是绝缘性能退化的薄弱区域.最后对电连接器的温升进行理论计算,与仿真结果进行对比分析,具有较好的一致性.

基于自适应滑模观测器的航空电连接器间歇性失效检测

针对航空电连接器系统建立数学模型,提出基于自适应滑模观测器的故障重构方法实现间歇性失效检测.针对乘性故障上界未知的情况,设计自适应律在线修正滑模观测器增益.采用Lyapunov函数作为稳定观测器的判别条件,保证跟踪状态的收敛性.引入线性变换矩阵进一步求取实现滑模运动的滑模观测器增益常数项,并验证滑模运动将在有限时间内发生.应用等价输出误差介入原理获取故障信息,实现乘性故障的检测和重构.对重构出的特征参数进行分析可以判断电连接器是否发生失效.用SIMULINK进行仿真,结果验证该方法有效.

航空电连接器热电耦合试验设计及仿真分析

目的深入研究应力间的耦合作用,为多应力试验提供理论支撑。方法以J599Ⅲ型电连接器为研究对象,依托现有设备设计典型航空电连接器热电耦合试验,并分析试验结果。使用SOLIDWORKS对电连接器进行建模,然后使用COMSOL Multiphysics进行热电耦合的有限元分析,与试验结果进行对比。结果电流为1 A时,接触件表面温度最大值位于插针与插孔的接触区域,最大温度为24.4℃,温升为0.1℃,插针接触区域中心部位温度最高,达到26.7℃。当电流为8 A时,可以产生约6℃的温升。仿真得到的温升值要略高于试验值。接触电阻随温度的升高而增大。结论温度和电负载都会造成电连接器接触部位的温升和接触电阻的升高。

航空电连接器接触体局部镀金工艺研究

针对航空电连接器接触件电镀金成本高问题,研究高速局部镀金工艺。主要研究了不同金离子浓度、添加剂浓度和电源的选择对电流密度范围、沉积速率和镀层质量的影响。试验结果表明,采用局部镀金可以满足航空电连接器的产品性能,同时可以节约成本1/3~1/2。

基于视觉引导的电连接器接触件保持力检测系统

针对航空电连接器接触件保持力人工测量劳动强度大、效率低,而且会出现误检、漏检的问题,设计了一套基于视觉引导的电连接器接触件保持力检测系统。采用视觉系统对航空电连接器进行拍照,对采集到的图片进行图像滤波,阈值处理、圆形拟合、边缘检测等处理得到接触件的位置信息和编号。结合QT和OpenCV软件设计,实现了人机交互和检测结果的可视化。分别采用插针和插孔用于试验,试验结果显示接触件孔位识别坐标与真实坐标距离检测精度优于0.1 mm,编号匹配结果与实际编号一致,可以满足保持力自动化检测的需求。

振动应力对电连接器性能影响的预测仿真研究

振动应力是影响电连接器可靠性的主要环境冈素之一。为解决传统试验方法成本高、耗时长且难以实现某些高强度环境的问题,采用有限元仿真研究了振动环境下电连接器接触件的相关参数及疲劳寿命变化规律。仿真振动试验初期,接触件的相对位移和接触压力波动是振幅和频率共同作用的结果;进入稳态后,其波动峰-峰值随振幅线性增大。随着振幅或频率的增大,接触件的疲劳寿命均呈减小趋势,且振幅对其影响更为显著。结果表明:振动幅值对稳定状态下相关参数的波动程度及振动疲劳累积效应起主导作用。在设定的振动条件下,接触件的疲劳寿命能够满足设计要求。