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专利号: 2021106646934
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种线簧孔式电连接器接触可靠性优化设计的方法,其特征在于,所述方法包括:获取电连接器的接触可靠性设计模型;

选择电连接器的设计变量;

根据电连接器接触件性能要求和设计变量,构建目标函数,所述目标函数表示为:

minf(x)=ω1Fc+ω2rx=[r2,r3,r4,L2,θ,ω1,ω2]   (22)其中,f(x)表示为目标函数,minf(x)表示为接触件插拔力和接触电阻最小化,r2为线簧丝半径、r3为插针半径、r4为线簧插孔的内套内侧半径、L2为内套长度、θ为线簧丝倾角,ωi为权重系数,Fc为接触件的单孔插拔力,r表示为接触电阻;

根据接触可靠性设计模型,确定目标函数的约束条件,并建立接触可靠性优化设计模型,

所述约束条件包括以下任一约束或它们的组合:接触件不干涉约束、电接触约束、插拔力约束、临界接触点坐标约束、可靠度约束、线簧丝强度约束和权重系数约束;

通过对所述接触可靠性优化设计模型进行求解,获得可靠性优化设计的方案;

约束条件中,所述可靠度约束用于对电连接器可靠性进行约束:R≥D1

其中,R表示为可靠度,根据可靠性设计模型计算得到,D1表示为可靠度的域值;

接触件不干涉约束用于对接触件的插针和线簧插孔进行约束:r3+2r2≤r4   (24);

电接触约束用于对线簧插孔的喉圆半径和插针半径进行约束:其中, 表示为线簧插孔的喉圆半径;

线簧丝强度约束用于对线簧丝的屈服强度进行约束:其中,d2为线簧丝直径,T为线簧丝与插针之间的轴向力,σ表示为屈服强度,σmax为线簧丝在端环固定端受到的最大应力,σT为线簧丝表面受到的拉应力,σs为屈服极限,E为线簧丝弹性模量,C2为可靠性设计模型的一个系数;

所述插拔力约束表示为:

Fc=nμfFr0

0.21N≤nμfFr0≤0.49N   (27)其中,Fc为接触件的单孔插拔力,n为线簧丝的根数,μf为插针与线簧丝之间的摩擦系数,Fr0为插针与线簧丝之间的接触压力;

临界接触点坐标约束用于对线簧丝与插针接触的临界接触点xλ的坐标进行约束:其中,xλ为线簧丝与插针接触区域与未接触区域的临界接触点,L1为线簧丝在上下端环*

之间的长度,L2线簧孔的内套长度,θ为线簧丝倾角,r1为考虑线簧丝倾角以及内套的倒圆角后修正后的端环中心圆的半径, 为修正后的内套长,k1、C2和C3为可靠度性设计模型的三个系数;

权重系数约束用于对目标函数的权重系数进行约束:ω1+ω2=1

0<ω1<1

0<ω2<1

ω1<ω2   (29)。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述设计变量包括以下任一变量或它们的组合:线簧丝半径、插针半径、内套内侧半径、内套长度和线簧丝倾角。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述目标函数的变量还包括:接触件插拔力和接触电阻;

使接触件插拔力和接触电阻最小化。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,优化设计模型表示为:可靠度约束为正常温度应力水平T1=25℃下贮存寿命为35年时,线簧孔式电连接器的接触可靠度R不小于0.99999。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对所述优化设计模型进行求解的算法包括:GlobalSearch算法或MultiStart算法。

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述可靠性设计模型包括:其中,R(z)表示为可靠性函数,g为接触件个数,D为失效阈值,t表示为时间,rv为接触件的体电阻,rs为所有接触斑点收缩电阻的并联值,Fr0为接触件之间的总压力,vs为应力松弛速率,B表示为线簧丝应力松弛一小时的应力松弛率,r表示为接触电阻,ρ1和ρ2为插针和线簧丝的电阻率,n为线簧丝根数,H为微观硬度,α为膜层退化率,μα表示为对数正态分布的参数;σα为模型待估参数,β为模型待估参数,FN为单根线簧丝与插针之间的接触压力,m为一个系数,μ为线簧丝的泊松比,r2为线簧丝半径,r3为插针半径,I为线簧丝的截面轴惯性矩,E为线簧丝弹性模量,T为线簧丝轴向应变产生的轴向力,θλ为线簧丝与插针接触区域与未接触区域的临界接触点的转角,C3为一个系数,2

其中,α~LN(μα,σα),表示α服从对数正态分布。

7.一种用于实现如权利要求1‑6任一项所述方法的系统,其特征在于,包括模型获取模块、目标函数构建模块、优化设计模型构建模块和求解模块,所述模型获取模块用于获取电连接器的可靠性设计模型;

所述目标函数构建模块用于根据选择的电连接器的设计变量和电连接器接触件性能要求,构建目标函数;

所述优化设计模型构建模块用于根据接触可靠性设计模型,确定目标函数的约束条件,并建立接触可靠性优化设计模型;

所述求解模块,用于对所述接触可靠性优化设计模型进行求解,获得可靠性优化设计的方案。