Расчет прочности конструкции

 

Цель расчета: определить собственную частоту, прогиб и прочность при воздействии на плату с ЭРЭ ударной нагрузки. Сравнить полученные результаты с допустимыми значениями и сделать вывод о правильности конструкторского решения – о выборе материала и размеров платы, о способе крепления платы на объекте установки, о выборе типов ЭРЭ, установленных на плате.

Большинство элементов конструкций РЭС могут быть представлены пластинами или балками. К пластинам можно отнести стенки кожухов или корпусов блоков, шасси, печатные платы т.е. такие элементы у которых размеры длины и ширины одного порядка, а размер толщины значительно меньше. К балкам можно отнести элементы каркаса стоек, блоков, рамки кассет и др. т.е. такие элементы конструкций у которых два размера поперечного сечения много меньше протяженности этого элемента

Исходные данные для расчета элементов типа "плата".

 - геометрические размеры платы;

Материал платы СФ2-35-1,5;

 – масса платы;

 – модуль упругости материала платы;

 - плотность материала платы;

 - перегрузка при ударе;

 - длительность ударного импульса.

Расчет проводится по методике. От реальной конструкции платы с ЭРЭ был произведен переход к расчетной модели – в виде пластины прямоугольной формы с определенным способом закрепления.

1) Определим амплитуду ускорения при ударе

 

 (8.1.1)

 

где  - ускорение свободного падения

 - перегрузка при ударе

2) Находим величину скорости в начальный момент удара

 

 (8.1.2)

 

 - длительность ударного импульса, .

3) Находим частоту свободных колебаний  (первой гармоники)

 

,  (8.1.3)

 

где  - частотная постоянная;

 - толщина платы, ;

 - большая сторона платы, ;

 - коэффициент, учитывающий материал платы;

 - коэффициент, учитывающий массу платы и массу установленных на ней элементов.

Здесь , (8.1.4)

где  – модуль упругости материала платы;

 – модуль упругости стали;

 - плотность стали;

 - плотность материала платы.

, (8.1.5)

где  - масса элементов и масса платы, .

Определим частотную постоянную

 

, (8.1.6)

 

где  - коэффициент, зависящий от краевых условий закрепления пластины (см. табл.2)

Данная плата закреплена по варианту 1 по таблице 8.1.1.

 (8.1.7)

 (8.1.8)

 - цилиндрическая жесткость платы на изгиб,

где , (8.1.9)

где  - коэффициент Пуассона. Для большинства материалов его величину можно принять равной 0,3.

 

Таблица 8.1.1 - Варианты закрепления плат

№	Схема закрепления	Формула для расчета
1
2
3
4
5
6

 

 (8.1.10)

4) Определим жесткость платы

 (8.1.11)

5) Находим статический прогиб платы

 (8.1.12)

6) Максимальный прогиб платы при ударе

 (8.1.13)

7) Находим полную динамическую деформацию платы

 (8.1.14)

8) Эквивалентная сила удара

 (8.1.15)

9) Определим расчетный коэффициент запаса

 (8.1.16)

где  - запас прочности;

 - степень ответственности детали;

 - однородность механических свойств материала.

В расчете

10) Находим допустимое напряжение в материале платы

 (8.1.17)

где  - предельное допустимое напряжение в материале платы.

11) Определим изгибающий момент, действующий на плату

 (8.1.19)

12) Определим момент инерции сечения платы

 (8.1.20)

13) Момент сопротивления изгибу пластины

 (8.1.21)

14) Находим напряжение, возникающее в материале платы

 (8.1.22)

Сравнивая расчетное значение  в материале платы с допустимым значением  для данного материала (стеклотекстолита фольгированного) видим, что

,следовательно, данная конструкция способна выдержать действующую ударную нагрузку.