汽车高压连接器屏蔽环应力分析

来源：•作者：线束世界-Jimmy•2021-03-26 22:49

1.异常描述

1.1连接器在震动测试过程中，屏蔽出现瞬断现象。

1.2连接器在公母端对配后（见图1），插座与插头的压铸件（铝合金）通过屏蔽环端子连接（见图2），此连接属于简支梁连接，在震动过程中，屏蔽端子出现屈服（见图3），使得端子不再与插座接触，造成屏蔽出现瞬断。

2.金属材料特性介绍

2.1应力应变曲线

见图4，金属材料在拉伸变形过程中，存在以下应力应变曲线。

从图4中我们可以看出材料的应变可以分为4个阶段

2.1.1 弹性阶段 ob

σp为比例极限，σe为弹性极限

oa为直线，应力与应变在此阶段成正比关系，材料符合胡克定律。直线oa的斜率就是材料的弹性模量（有些也叫杨氏模量），直线部分的***高点所对应的应力值，记作σp，称为材料的比例极限。曲线超过a点，图上的ab段不再是直线，说明材料已不符合胡克定律。但在ab段内卸载，变形也随之消失，说明ab段也发生弹性变形，所以ab段称为弹性阶段。b点所对应的应力值记作σe，称为弹性极限。弹性极限与比例极限非常接近，工程实际中通常对二者不做严格区分，而近似地用比例极限代替弹性极限。

2.1.2屈服阶段 bc（失去抵抗变形的能力）

σs为屈服极限，力达到此线阶段叫做“屈服”

曲线超过b点后，出现一段锯齿形曲线，这一阶段应力没有增加，材料好像失去了抵抗变形的能力，把这种应力不增加而应变显著增加的现象称作屈服，bc段称为屈服阶段。屈服阶段曲线***低点对应的用力σs称为屈服点（或屈服极限）。在屈服点卸载，将出现不能消失的塑性变形。工作上一般不允许构件发生塑性变形，并把塑性变形作为塑性材料破坏的标志，所以屈服点σs是衡量材料强度的一个重要指标。

2.1.3 强化阶段ce（恢复抵抗变形的能力，此阶段为均匀塑性变形）

σb为强度极限

经过屈服阶段后，曲线从c点又开始逐渐上升，说明要使应变增加，必须增加应力，材料又恢复了抵抗变形的能力，这种现象称作强化，ce称为强化阶段（加工硬化）。曲线***高点所对应的应力值记作σb，称为材料的抗拉强度（或强度极限）。σb是衡量材料强度的又一个重要指标。

2.1.4 局部紧缩阶段 ef

曲线到达e点前，材料的变形是均匀发生的，曲线到达e点，在材料比较薄弱的某一局部（材料不均匀或有缺陷处），变形显著增加，有效横截面急剧减小，出现了缩颈现象，材料很快被拉断，所以ef段称为缩颈断裂阶段。

3.应力计算及分析

3.1材料应力可以用普通公式计算，但是普通公式对处于弹性阶段的应力计算比较准确，而对于屈服阶段及往后的阶段不太准确，必须通过微积分进行计算，但如果高等数学没学好的或者没有高等数学基础的人来讲有点难度。不过普通计算公式可以为设计者指明改善的方向，在结合计算机辅助设计软件（CAE）进行分析验证。图5为普通计算公式。