结构的CAD/CAE模型导入技术与疲劳分析
|
摘要
本文以有限元法原理和疲劳理论为基础,以典型电子设备结构为研究对象,进行结构CAD/CAE模型的转换技术的研究和疲劳分析。
首先,重点研究了结构的CAD/CAE模型的导入技术。基于结构有限元建模的基本理论和方法,制定了电子设备结构CAE建模设计方案;在UG和ANSYS软件的基础上开发CAD/CAE模型的转换接口,提出了电子设备结构CAD/CAE模型转换的要求及原则,研究并解决对模型的导入、处理中的一些关键问题的。
其次,对疲劳分析的基本理论进行了概述,研究了结构疲劳分析的有限元方法,并通过与经典计算案例的比较,验证了结构疲劳分析的有限元方法的合理性。
最后,对典型电子设备屏蔽盒进行CAD/CAE模型的导入并对其进行了模态分析和疲劳分析,给出了对印制版疲劳寿命的评价。
In this thesis, based on the theory of the principle infinite element method and fatigue analysis, the transformation technigue about CAD/CAE models of electronic device structures is studied.
The emphasis first is put on the techniques in the transformation technique about CAD/CAE models. The basic theory and method about finite element modeling are generalized. Te design project of CAE modeling of electronic device structures is put forward. Te integrate interface of CAD/CAE model is developed. The demand and principle of CAD/CAE model of electronic device is generalized. And some material problems about the introduction of CAE model of electronic device discreteness are studied. Then some basic theory about fatigue analysis and finite element method about fatigue analysis is introduced. And fatigue analysis with analysis method is validated with practice cases. Last the transformation technigue about CAD/CAE models of electronic device structures is studied with the function of ANSYS for modal analysis and fatigue analysis.nalysis and finite element method about fatigue analysis.
By the the transformation technigue and the modal analysis and fatigue analysis of electronic device structures with practice cases, the validity of the method of treatment and soft system is shown.
首先,重点研究了结构的CAD/CAE模型的导入技术。基于结构有限元建模的基本理论和方法,制定了电子设备结构CAE建模设计方案;在UG和ANSYS软件的基础上开发CAD/CAE模型的转换接口,提出了电子设备结构CAD/CAE模型转换的要求及原则,研究并解决对模型的导入、处理中的一些关键问题的。
其次,对疲劳分析的基本理论进行了概述,研究了结构疲劳分析的有限元方法,并通过与经典计算案例的比较,验证了结构疲劳分析的有限元方法的合理性。
最后,对典型电子设备屏蔽盒进行CAD/CAE模型的导入并对其进行了模态分析和疲劳分析,给出了对印制版疲劳寿命的评价。
In this thesis, based on the theory of the principle infinite element method and fatigue analysis, the transformation technigue about CAD/CAE models of electronic device structures is studied.
The emphasis first is put on the techniques in the transformation technique about CAD/CAE models. The basic theory and method about finite element modeling are generalized. Te design project of CAE modeling of electronic device structures is put forward. Te integrate interface of CAD/CAE model is developed. The demand and principle of CAD/CAE model of electronic device is generalized. And some material problems about the introduction of CAE model of electronic device discreteness are studied. Then some basic theory about fatigue analysis and finite element method about fatigue analysis is introduced. And fatigue analysis with analysis method is validated with practice cases. Last the transformation technigue about CAD/CAE models of electronic device structures is studied with the function of ANSYS for modal analysis and fatigue analysis.nalysis and finite element method about fatigue analysis.
By the the transformation technigue and the modal analysis and fatigue analysis of electronic device structures with practice cases, the validity of the method of treatment and soft system is shown.
引文
[1] 邱成悌,赵敦殳,蒋全兴.电子设备结构设计原理.修订本.南京:东南大学出版社,2005.
[2] Yulan Wang,Cangru Jiang,Guanghui Zheng,Application of the Microcomputer Finite Element Analysis System to the Structure Engineering,Computer and Information Technology ,2004,CIT’04,The Fourth International Conference on 14-16 Sept.pp:1128-1132
[3] 高越进主编.有限元原理与 ANSYS 应用指南。北京:清华大学出版社,2005.
[4] 胡仁喜,王庆五,闫石等.ANSYS8.2 机械设计高级应用教程[M]. 北京:机械工业出版社,2005.
[5] 杨世东.复杂三维曲面有限元网格生成与 CAD/CAE 一体化研究。硕士学位论文。大连理工大学.
[6] 张洪武,关振群,李云鹏等.有限元分析与 CAE 技术基础.北京:清华大学出版社,2004.11
[7] 黄高文.基于 CAD/CAE 集成的面天线参数化有限元建模.硕士学位论文.西安电子科技大学.2005.
[8] 杜敬利,仇原鹰,段宝岩.基于 ANSYS 的天线结构 CAE 平台开发.电子机械工程.2003.19(2):51-54
[9] 赵少汴,王忠保主编。疲劳设计。北京:机械工业出版社,1992.
[10] 薛继军、郭谊民等,CAE 技术在井架设计中的应用[J],应用力学学报,2004,21(1):134-138
[11] 曾伟,童时中.电子设备机械标准化现状及动态[J],电子机械工程,2003,19(2):55-59
[12] 张洪武,关振群,李云鹏等.有限元分析与 CAE 技术基础.北京:清华大学出版社,2004.11
[13] 赵经文,王红钰.结构有限元分析.(第二版).北京:科学出版社,2001.
[14] 张朝晖.ANSYS8.0 结构分析及实例解析.北京:机械工业出版社,2005.
[15] 刘淘,杨凤鹏.精通 ANSYS.北京:清华大学出版社,1998.
[16] 刘淘,杨凤鹏.精通 ANSYS.北京:清华大学出版社,1998.
[17] 博嘉科技编著.有限元分析软件——ANSYS 融会与贯通.北京:中国水利水电出版社.2002.
[18] ANSYS.Inc.APDL Programmer’s Guide. ANSYS help.
[19] 博弈工作室.APDL 参数化有限元分析技术及其应用实例[M].北京:中国水利电力出版社,2004.
[20] ANSYS.Inc.Commands Reference.ANSYS help.
[21] 吴运新,钟掘.校正模型在电子设备结构中的应用.中南工业大学学报,1995,25(5)660-664
[22] 黎大志,彭献,陈树年.军用印制板组装件振动分析.振动、测试与诊断,1994.14(1):8-10
[23] 刘志鹏,张秀森.SMT 印刷电路板组件脆值的计算机仿真分析系统探讨.包装工程,1999.20(3):50-52
[24] GJB150.18-86,军用设备环境实验方法[S],国防科学技术工业委员会,1986.
[25] ANSYS.Inc.ANSYS Modeling and Meshing Guide. ANSYS help.
[26] 陈守国,孙兆军.车载电子设备机柜通用化系列设计.电子机械工程,2004.20(1):33-39
[27] Salvatore Liguorec Donnell Douglas Aerospace St.louis David ollowell McDonnell Douglas Aerospace St.louis. Vibration Fatigue of Surface Mount Technology(SMT)Solder Joints.1995
[28] T.E.Wong,F.W.Palmieri,B.A.Reed,H.S.Fenger,H.M.Cohen and K.T.Teshiba. Durability/Reliability of BGA Solder Joints under Vibration Environment.2000 Electronic Components and Technology Conference PROCEEDINGS Annul RELIABILITY and MAINTAINABILITY Symposium.
[29] 郭强,赵枚,张校昌.考虑扭率的焊点振动疲劳寿命及芯片的位置优化.电子机械工程,2004,20(2):6-11
[30] 王红芳,赵枚,徐晓,施兆昌.基于动态特性的印制版结构改进.振动与冲击,2003.22(3):49-51
[31] 吴国容,梁以德,钟伟芳等.用于结构振动模态的改进的有限元法.振动与冲击,2003.22(3):5-7
[32] James Mark Pitarresi. Modeling of Printed Circuit Cards Subject to Vibration. Proc. IEEE.Paper CH2868-8/90/0000=20-4.1990;2104-2107
[33] 博弈工作室.ANSYS7.0 基础教程与实例详解.北京:中国水利电力出版社,2004.
[34] 徐颧.疲劳强度.北京:高等教育出版社,1988.
[35] 高镇同主编.疲劳性能测试.北京,国防工业出版社,1980.
[36] 曹丽娟.翻出机主钢结构疲劳有限元分析与研究.硕士学位论文,大连理工大学.
[37] 姚卫星,顾怡.论疲劳缺口减缩系数 Kf.工程力学,1995, 12 (3):91-96
[38] 谢贻权,何福保.弹性和塑性力学中的有限单元法.北京:机械工业出版社,1981.
[39] 杜平安,甘娥忠,于亚婷.有限元一原理、建模及应用.北京:国防工业出版社,2004.
[40] 王焕定,吴德伦.有限单元法及计算程序.北京:中国建筑工业出版社,1997.
[41] 王勋成,邵敏.有限单元法基本原理与数值分析.北京:清华大学出版社,1988.
[42] 《机械工程材料性能数据手册》编委会,机械性能数据手册[S],北京:机械工业出版社,1995.
[43] GU Jie,C.T.Lin,A.A.O Tay,Modeling of Solider Joint Failure Due to PCB Bending.during.Drop.Test[A],Electronics.Packaging.Technology.conference[C],2004:678-683
[44] 季馨.电子设备机械环境适应性设计.电子机械工程,1999,77(1):29-32
[2] Yulan Wang,Cangru Jiang,Guanghui Zheng,Application of the Microcomputer Finite Element Analysis System to the Structure Engineering,Computer and Information Technology ,2004,CIT’04,The Fourth International Conference on 14-16 Sept.pp:1128-1132
[3] 高越进主编.有限元原理与 ANSYS 应用指南。北京:清华大学出版社,2005.
[4] 胡仁喜,王庆五,闫石等.ANSYS8.2 机械设计高级应用教程[M]. 北京:机械工业出版社,2005.
[5] 杨世东.复杂三维曲面有限元网格生成与 CAD/CAE 一体化研究。硕士学位论文。大连理工大学.
[6] 张洪武,关振群,李云鹏等.有限元分析与 CAE 技术基础.北京:清华大学出版社,2004.11
[7] 黄高文.基于 CAD/CAE 集成的面天线参数化有限元建模.硕士学位论文.西安电子科技大学.2005.
[8] 杜敬利,仇原鹰,段宝岩.基于 ANSYS 的天线结构 CAE 平台开发.电子机械工程.2003.19(2):51-54
[9] 赵少汴,王忠保主编。疲劳设计。北京:机械工业出版社,1992.
[10] 薛继军、郭谊民等,CAE 技术在井架设计中的应用[J],应用力学学报,2004,21(1):134-138
[11] 曾伟,童时中.电子设备机械标准化现状及动态[J],电子机械工程,2003,19(2):55-59
[12] 张洪武,关振群,李云鹏等.有限元分析与 CAE 技术基础.北京:清华大学出版社,2004.11
[13] 赵经文,王红钰.结构有限元分析.(第二版).北京:科学出版社,2001.
[14] 张朝晖.ANSYS8.0 结构分析及实例解析.北京:机械工业出版社,2005.
[15] 刘淘,杨凤鹏.精通 ANSYS.北京:清华大学出版社,1998.
[16] 刘淘,杨凤鹏.精通 ANSYS.北京:清华大学出版社,1998.
[17] 博嘉科技编著.有限元分析软件——ANSYS 融会与贯通.北京:中国水利水电出版社.2002.
[18] ANSYS.Inc.APDL Programmer’s Guide. ANSYS help.
[19] 博弈工作室.APDL 参数化有限元分析技术及其应用实例[M].北京:中国水利电力出版社,2004.
[20] ANSYS.Inc.Commands Reference.ANSYS help.
[21] 吴运新,钟掘.校正模型在电子设备结构中的应用.中南工业大学学报,1995,25(5)660-664
[22] 黎大志,彭献,陈树年.军用印制板组装件振动分析.振动、测试与诊断,1994.14(1):8-10
[23] 刘志鹏,张秀森.SMT 印刷电路板组件脆值的计算机仿真分析系统探讨.包装工程,1999.20(3):50-52
[24] GJB150.18-86,军用设备环境实验方法[S],国防科学技术工业委员会,1986.
[25] ANSYS.Inc.ANSYS Modeling and Meshing Guide. ANSYS help.
[26] 陈守国,孙兆军.车载电子设备机柜通用化系列设计.电子机械工程,2004.20(1):33-39
[27] Salvatore Liguorec Donnell Douglas Aerospace St.louis David ollowell McDonnell Douglas Aerospace St.louis. Vibration Fatigue of Surface Mount Technology(SMT)Solder Joints.1995
[28] T.E.Wong,F.W.Palmieri,B.A.Reed,H.S.Fenger,H.M.Cohen and K.T.Teshiba. Durability/Reliability of BGA Solder Joints under Vibration Environment.2000 Electronic Components and Technology Conference PROCEEDINGS Annul RELIABILITY and MAINTAINABILITY Symposium.
[29] 郭强,赵枚,张校昌.考虑扭率的焊点振动疲劳寿命及芯片的位置优化.电子机械工程,2004,20(2):6-11
[30] 王红芳,赵枚,徐晓,施兆昌.基于动态特性的印制版结构改进.振动与冲击,2003.22(3):49-51
[31] 吴国容,梁以德,钟伟芳等.用于结构振动模态的改进的有限元法.振动与冲击,2003.22(3):5-7
[32] James Mark Pitarresi. Modeling of Printed Circuit Cards Subject to Vibration. Proc. IEEE.Paper CH2868-8/90/0000=20-4.1990;2104-2107
[33] 博弈工作室.ANSYS7.0 基础教程与实例详解.北京:中国水利电力出版社,2004.
[34] 徐颧.疲劳强度.北京:高等教育出版社,1988.
[35] 高镇同主编.疲劳性能测试.北京,国防工业出版社,1980.
[36] 曹丽娟.翻出机主钢结构疲劳有限元分析与研究.硕士学位论文,大连理工大学.
[37] 姚卫星,顾怡.论疲劳缺口减缩系数 Kf.工程力学,1995, 12 (3):91-96
[38] 谢贻权,何福保.弹性和塑性力学中的有限单元法.北京:机械工业出版社,1981.
[39] 杜平安,甘娥忠,于亚婷.有限元一原理、建模及应用.北京:国防工业出版社,2004.
[40] 王焕定,吴德伦.有限单元法及计算程序.北京:中国建筑工业出版社,1997.
[41] 王勋成,邵敏.有限单元法基本原理与数值分析.北京:清华大学出版社,1988.
[42] 《机械工程材料性能数据手册》编委会,机械性能数据手册[S],北京:机械工业出版社,1995.
[43] GU Jie,C.T.Lin,A.A.O Tay,Modeling of Solider Joint Failure Due to PCB Bending.during.Drop.Test[A],Electronics.Packaging.Technology.conference[C],2004:678-683
[44] 季馨.电子设备机械环境适应性设计.电子机械工程,1999,77(1):29-32