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(多图) 汽车电子控制器的模态仿真技术研究

张利民?? 王文平?? 范成建?? 马国星?? 2013年05月15日 ?? 收藏0

3.3边界条件设定

对该控制器进行约束模态分析时,需固定安装孔内侧面上的所有节点。上壳体的卡槽与PCBA的间隙为零或者过盈配合的部分用Tie命令进行面对面的粘贴;下壳体的滑道和卡槽与PCBA的间隙为零或者过盈配合的部分用Tie命令进行面对面的粘贴;PCB上的较小的电容、电阻及芯片等器件与PCB直接进行面对面粘贴;为避免局部刚度过大对频率和振型造成影响,把较大的电容、电阻、芯片及接插件等电器件的针脚位置的单元与PCB进行粘贴。后文中比对了较大电器件的针脚位置的单元粘贴到PCB上的粘贴方式与面对面直接粘贴到PCB上的方式对PCBA模态频率的影响。证实了把较大电器件的针脚位置的单元粘贴到PCB上的粘贴方式更优越。

3.4材料参数

该型汽车电子控制器实物的总重205.4克,其中PCBA重为100.1克,壳体重为105.3克,有限元模型总重为204.9克,其中PCBA模型重为99.5克,壳体模型重为103.9克,实物和有限元模型重量的相对误差为1.0%。为了简化计算,认为电路板具有一种等效材料参数,该等效参数是通过对PCB光板的拉伸试验和测量对其测密度得到的。同样认为较大的电器件也具有一种等效材料参数,其弹性模量和泊松比是参考普通芯片的材料得到的,密度是由芯片的总重量除以总体积得到的。各个部件的材料参数如表1所示。

表1 各部件的材料参数
表1 各部件的材料参数

3.5仿真分析结果

利用Abaqus软件对该汽车电子控制器进行约束模态分析,得到的前三阶模态频率和模态振型如图9、图10、图11所示。第一阶固有频率为172Hz,第一阶振型为控制器沿两个安装耳中心点连线的前后振动;第二阶固有频率为262Hz,第二阶振型为控制器壳体上下面的相向的凸凹振动;第三阶固有频率为293Hz,第三阶振型为控制器壳体上下面的相对的凸凹振动。

图9 第一阶频率:172Hz
图9 第一阶频率:172Hz

图10 第二阶频率:262Hz
图10 第二阶频率:262Hz

图11 第三阶频率:293Hz
图11 第三阶频率:293Hz


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