Испытания на термоудар силовых приборов

[temic_sapr 0]

Производится испытание силового модуля на термоудар методом двух жидкостных ванн (прибор опускается в холодную ванну, потом вынимется и сразу опускается в горячую и наоборот, и так 10 циклов). Диапазрн температур от -60 +125 ^оС. Расчет требуется выполнить с помощью CosmosWorks 2007.

Корпус прибора представляет собой медное основание со стальной стенкой. Пространство внутри корпуса заполнено эпоксидным компаундом.

В ходе расчета я предполагаю получать максимальные напряжения отрыва и сжатия на контакте эпоксидного наполнителя и стенки корпуса, а также напряжения на контактах силовых выводов с меднокерамической платой.

Смысл расчета в том чтобы минимизировать механические напряжения на контакте компаунда и стенки корпуса конструктивными методами а также подбором КТР компаунда.

Сначала я планирую выполнить расчет в статической постановке, задав на всех телах максимальную и минимальную температуру. А потом планирую выполнить переходный процесс теплопереноса подав один цикл изменения температуры на все внешние грани.

Для выполнения теплового переходного процесса какой тип аналиа исполльзуется в CW? Нелинейный?

Однако есть большие сомненния в адекватности моделирования полимерного материала. Пробовал ли кто-нибудь модклировать полимерные материалы в линейной постановке?

Какая погрешность ожидается при таком моделировании? Линейная постановка свойств полимерного материала нужна для предварительной оценки и если ее погрешностть не слишком большая то буду использовать ее и дальше.

Как можно средствами CW описать свойства эпоксидного компаунда более точно, чем линейно?

Изменено 8 августа 2008 пользователем temic_sapr

[Борман 2 375]

Это не совет, а просто мысли вслух (опыт приобретен после неудачной попытки расчета металлического изделия на термо-баро-циклирование).

1. Полагаю, что в пределах УПРУГИХ деформаций металлов подавляющее число полимеров ведут себя линейно. Считаю, что если в модели присутствует металлы и полимеры, то можно обойтись физически-линейным расчетом.

2. Предполагается расчет на усталость ? Если так, то:

3. Мало сведений о параметрах испытаний.

а) Если в ваннах держать изделие короткое время, то в итоге в изделии установится некая средняя температура, вокруг которой будет "пляска"

б) Если держать долго, то температура выровняется по всему изделию, и при смене ванны произойдет неравномерный нагрев (остывание)

По п.3. - это далеко не тоже самое, что "одинаковая тепмепатура по всему телу". Тут игра гораздо хитрее, а задача гораздо серьезнее, чем кажется на первый взгляд.

[temic_sapr 0]

Да, сложность задачи очевидна.

Просто надо с чего-то начать, вот и начинаю...

Про усталость говорить сложно: всего 10 циклов. Прибор остается в ванне примерно 1мин. За это время температура выравнивается по всему объему. Испытание расчитано именно на разрушение за счет разных КТР и разной теплопроводности, т. к. металлическое основание охлаждается и нагревается гораздо быстрее полимерного компаунда, а компаунд на -60 очень твердый и даже немного хрупкий, а на +125 становится мягче, так что здесь явная зависимость модуля упругости и предела текучести от температуры.

На практике наблюдается отслоение смолы от стенки по всему периметру, а на некоторых приборах смола треснула вовсе посередине. Размеры смолы в стенке (прямоугольник) примерно 36х32мм и толщина слоя 4мм. Причем это не только на смоле ЭД-20. Я проверил различные наполнители и отвердители, кроме того проверил разные типы компаундов. На некоторых компаундах наблюдалась хорошая адгезия к металлу стенки, разрыв наблюдался по периметру но не от стенки, а на расстоянии примерно 2мм от края.

Статический процесс должен дать предварительные сведения о напряжениях на контакте смолы и стенки. А динамический позволит учесть разные коэффициенты теплопроводности и теплоемкости. Он учитывает тот случай когда при резкой смене температуры, например, с холодной на горячую получится, что корпус уже нагрелся а компаунд еще совсем холодный и хрупкий внутри.

[no_name 0]

Для выполнения теплового переходного процесса какой тип аналиа исполльзуется в CW? Нелинейный?

Можно использовать как термический так и нелинейный. В первом случае свойствах упражнения указать - переходный процесс, и задать по точкам график изменениия температуры. Второй я думаю не нуждается в комментариях. Термический анализ даст вам только распределение температурных полей в материале (зато считает быстрее). но не напряжений.

Как можно средствами CW описать свойства эпоксидного компаунда более точно, чем линейно?

Для этого в свойствах материала в столбце "зависимость от температуры" для интересующих параметров (модуль упругости, предел прочности - врят ли для смолы можно говорить о пределе текучести, материал хрупкий, тем более при низких температурах) указать тип зависимости (графиком).

[Форумный боец 1]

предел прочности

я, наверно, отстал от жизни. cosmoswokrs как-то учитывает эту характеристику материала?

[temic_sapr 0]

Форумный боец

Ну не то чтобы учитывает, но когда делаешь проверку проектирования, подсчитываешь напряжения в соответсвии с интересующем критерием, сравниваешь их либо с пределом текучести, либо с пределом прочности, в зависимости от вида материала, и таким образом подсчитывается запас прочности. Лично мне эта возможность очень нравится.

no_name

Я сделал расчет переходного процесса для температуры, а потом результаты использовал как нагрузки для расчета механических напряжений в нелинейном анализе.

Пока добился схождения эксперимента с практикой, получилось что очень много играет хотя бы некоторая эластичность компаунда. На полученной модели попробую получить хакие характеристики, которые мне нужны от компаунда.

[Форумный боец 1]

но когда делаешь проверку проектирования, подсчитываешь напряжения в соответсвии с интересующем критерием, сравниваешь их либо с пределом текучести, либо с пределом прочности, в зависимости от вида материала, и таким образом подсчитывается запас прочности.

это все бесспорно. но разве космос к этому процессу имеет отношение? ведь сравниваем мы на бумаге...

[no_name 0]

Я сделал расчет переходного процесса для температуры, а потом результаты использовал как нагрузки для расчета механических напряжений в нелинейном анализе.

Когда используете результаты в качестве тепловой нагрузки в нелинейном анализе, надеюсь не забываете указать время приложения этой нагрузки из переходного процесса(параметр временной шаг в свойствах нелинейного анализа)

Пока добился схождения эксперимента с практикой, получилось что очень много играет хотя бы некоторая эластичность компаунда. На полученной модели попробую получить хакие характеристики, которые мне нужны от компаунда.

Желаю удачи в ваших начинаниях.

это все бесспорно. но разве космос к этому процессу имеет отношение? ведь сравниваем мы на бумаге...

Это верно. Ну что вы прявязались к слову. Я предел прочности упомянул просто в качестве примера, конечно, космос его не учитывает.

[Форумный боец 1]

Я предел прочности упомянул просто в качестве примера, конечно, космос его не учитывает.

а я не придираюсь :) и именно это я и хотел услышать. я прочнист и такие вещи меня живо интересуют. без всякого стеба.