Проверка прочности печатной платы при плоском поперечном изгибе

В рабочем положении весь модуль с печатной платой располагается вертикально (см рис.). При ремонте и транспортировке модуль может находиться в горизонтальном положении. В этих случаях плата имеет наименьшую жесткость, так как прогибается под действием веса микросхем и собственного веса. Плата прикреплена к направляющим модуля винтами. При ремонте и перемещении модуль может располагаться горизонтально. В этих случаях плата будет прогибаться под действием собственного веса и веса микросхем.

Исходные данные:

• Толщина платы h = 1,5 мм;
• Высота платы L = 150 мм;
• Материал платы – Стеклотекстолит СФ-2-50-1,5 (σ_вр = 80 МПа, плотность

ρ = 2000 кг/м³ , модуль упругости Е = 30 ГПа);

• Масса микросхемы m _мс = 2 г;
• Шаг расположения микросхем b * a = 17,5*27,5 мм.

Расчетная схема.

 

 

 

 

В плоскости хОz плата нагружена собственным весом и весом микросхем. Эти внешние нагрузки можно рассматривать как равномерно распределенную нагрузку интенсивностью q по длине платы.

 

Определение интенсивности нагрузки.

а) Число микросхем, расположенных по длине направляющей с учетом краевых полей.

N_мс = (L – 2∆x)/ a

где ∆x = 5 мм – длина краевого поля

N_мс = (150 – 2*5)/ 27,5 = 5,09 => принимаем N_мс = 5

б) Общая масса платы и микросхем.

m = ρ*h*b*L + m_мс*N_мс

b = 17,5 мм – ширина рассматриваемой полосы.

m = 2000 * 1,5 *10^-3 *17,5 * 10^-3 *0,15 + 2 *10^-3 * 6 = 2 *10^-2 кг = 20 г

в) интенсивность нагрузки

q = m* 9,81 / 0,21 = 20*10^-3 *9,81 / 0,21 = 0,93 Н/м

 

Санкт-Петербург 2010.

Проверка прочности на изгиб

Т.к. балка нагружена симметрично, опасное сечение расположено в центре балки. Максимальное значение изгибающего момента

М_{у мах} = qL²/8 = (0,93 * 0,15²)/ 8 = 2,62 *10^-3 н м

Условие прочности при изгибе

σ_{х мах} = М_{у мах} / W_y < [σ]

где допускаемое напряжение [σ] = σ_вр / k_з = (80*10⁶)/ 2 = 40*10⁶ н/м² =40 МПа;

k_з = 2 - принимаем коэффициент запаса прочности на изгиб;

W_y = bh² / 6 - момент сопротивления изгибу сечения в плоскости наименьшей жесткости

σ_{х мах} = (М_{у мах} *6)/ bh²

σ_{х мах} = (2,62*6*10^-3) / (17,5*10^-3 * (1.5*10^-3)²)= 0,4 МПа < [σ] = 40 МПа,

Следовательно, условие прочности платы в наихудшем ее расположении выполняется с большим запасом.

Проверка жесткости платы при изгибе.

 

Жесткость платы обеспечена, если максимальный прогиб не превышает допустимого значения.

Допустимое значение прогиба - [w] = 0,01L = 0,01*150*10^-3 = 1,5*10^-3 м.

Т.к. балка нагружена симметрично, максимальный ее прогиб будет в центральном сечении.

Прогиб определяется двойным интегрированием уравнения изогнутой оси.

Из источника [1] для заданной схемы нагружения определим расчетную формулу для определения максимального прогиба:

w_мах = 5qL⁴ / 384 ЕJ_y

где J_y = bh³/12

J_y = (17.5*10^-3*(1.5*10^-3)³)/12 = 4.92*10^-12 м⁴

w_мах = 5qL⁴ / 384 ЕJ_y =5*0,93*(150*10^-3)⁴ /(384*30*10⁹*4,92*10^-12)=0,415*10^-4м<[w]=1,5*10^-3м

Следовательно, условие жесткости при изгибе платы выполняется с большим запасом.

---

Дата добавления: 2016-01-06; просмотров: 21; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!