端子设计与应力分析

电子连接器的基本要求

• 维持稳定且足够的正向力

• 破坏表面的薄膜

• 移除掉污染物

• 减少或去除微振动滑擦

• 防止污染物的侵入

• 维持端子电镀层的完整性

正向力设计

• 产品的可靠性

• 接触电阻有密切

• mating/un-mating force

• 瞬断问题

• 电镀层之耐磨耗性

端子正向力要求

• 镀金端子正向力：80-100g

• SIM Card/SD用端子：20g-50g

• 镀锡铅端子正向力必须大于150g

正向力与接触电阻关系

端子应力设计基础

端子设计要求

Forming and blanking 端子

最大应力设计

最大应力<材料强度（680-780 MPa for C5210EH）。

FEM分析所得的最大应力含应力集中效应，通常会大于 nominal stress，因此应排除应力集中效应。

高应力设计的趋势：Connector 小型化的趋势，使端子最大应力已大于材料强度，如何在临界应力下设计端子是重要课题。

临界应力的设计应以理论应力值为基础来设计，所考虑的因素包括：位移量，理论应力，永久变形量，反复插拔次数。

常用压力单位换算表

压力单位换算范例：

铍铜 290TM-04 抗拉强度为 98 Kgf/mm²，可换算为多少MPa？

98 Kgf/mm² = 9800 Kgf/cm²

又 1 Kgf/cm² = 0.0980665 MPa（由换算表得知）

98 Kgf/mm² = 9800 Kgf/cm² = 961.052 MPa

应力-应变关系

降伏强度

开始塑性变形的应力水平或发生降伏现象由开始偏离应力——应变曲线线性部分来决定。此点有时称为比例限，此直线和应力——变曲线之塑性区的交界点所对应的应力定义成降伏强度。

拉伸强度

降伏后金属连续塑性变形的应力必须增加直到最大值，然后降低使材料断裂。拉伸强度TS是位于工程应力曲线最高点的应力。此点相当于结构于拉伸下可承受的最大应力，若此施加并维持此应力将会导致破裂。

在此点之前拉伸试片内的所有变形均是均匀的，但在此最大应力时，在某些点开始形成颈缩，且随后的变形会局限在此颈缩区，此种现象称为颈缩，最后断裂发生在此颈缩区。

端子简化

端子简化为线段

实例说明：

Excel试算表应力分析

试算表注意事项

• 对于 FORMING TYPE 端子较准确

• 端子线段几何输入由受力点开始

• 线段细分越小，分析结果越准确

• 在最后一个端子结构尺寸输入后，其后的所有的线段长度、角度必须输入“0”，截面长、宽须输入“1”

• 输入正向力值（N），使其位移量近似我们所设定的数值

端子应力分析

• 有限元素法

• 应力分析运用于电子连接器产业

• 端子正向力分析

• 端子最大应力分析

• 金属件（如latch）最大应力分析

• 塑胶件裂痕分析

Ansys 应力分析软体介绍

ANSYS 主要执行步骤：

• Preprocessor——建模型、切网格

• Solver——设立边界条件、施力情况

• Postprocessor——显示结果

Preprocessor

Preprocessor——mesh

Solver

Solver——Boundary Condition

Postprocessor——看结果

Postprocessor

应力分析实例示范

IGES 格式转出 Autocad/Pro E

IGES 格式转入 ansys

选取 IGES 档

转入 ansys 前处理

将 Line 建成 Area

选择 element type ——2D

选择 plane stress with thickness

输入 real constant

输入材料特性

切网格

完成网格

设定边界条件

设定自由度

设定位移量

设定位移量大小

开始运算

进入后处理

Plot Results——Element Solution

应力分析结果

正向力分析结果