[发明专利]微组装组件振动疲劳寿命预测方法和系统

摘要

一种微组装组件振动疲劳寿命预测方法和系统，根据微组装组件与固定件的结构，建立振动仿真有限元模型并提取其验证特性参数。根据验证特性参数和微组装组件的实验特性参数对振动仿真有限元模型进行修正得到振动仿真模型。根据振动仿真模型对微组装组件进行随机振动应力响应仿真分析，获取其振动疲劳危险点。提取振动疲劳危险点在随机振动载荷下的等效应力功率谱密度。对等效应力功率谱密度进行转换得到循环应力时域数据。根据振动疲劳危险点的S‑N曲线和循环应力时域数据计算振动疲劳危险点在随机振动载荷下的振动疲劳寿命。采用固定件和微组装组件同步提取响应数据的方法进行微组装组件振动疲劳寿命预测，提高了测试准确度。

主权项

一种微组装组件振动疲劳寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：根据金属封装的微组装组件与安装所述微组装组件的固定件的结构，建立振动仿真有限元模型，并提取所述振动仿真有限元模型的微组装组件的验证特性参数；获取所述微组装组件的实验特性参数，并根据所述实验特性参数和验证特性参数对所述振动仿真有限元模型进行修正，得到振动仿真模型；根据所述振动仿真模型对所述微组装组件进行随机振动应力响应仿真分析，获取所述微组装组件的振动疲劳危险点；提取所述振动疲劳危险点在随机振动载荷下的等效应力功率谱密度密度；对所述等效应力功率谱密度进行转换，得到循环应力时域数据；获取所述振动疲劳危险点材料的S‑N曲线，并根据所述S‑N曲线和循环应力时域数据计算所述振动疲劳危险点在随机振动载荷下的振动疲劳寿命；所述固定件由带散热片的PCB板构成；所述实验特性参数包括所述金属封装的微组装组件的前八阶模态振型、前八阶固有频率和随机振动响应均方根加速度；所述获取所述微组装组件的实验特性参数，并根据所述实验特性参数和验证特性参数对所述仿真有限元模型进行修改正，得到振动仿真模型的步骤，包括：模拟所述微组装组件安装于所述固定件的约束条件，具体地，通过带散热装置的弹性约束振动试验夹具固定微组装组件，模拟所述微组装组件安装在固定件上的约束条件，所述弹性约束振动试验夹具包括1个底座、2个约束单元支架和弹性约束单元，所述弹性约束单元由可更换的PCB板和散热片组成；根据所述验证特性参数获取所述微组装组件的振动疲劳损伤敏感区域；对所述微组装组件预设的锤击点连续锤击预设次数，采用等间距移动力锤法采集所述微组装组件的频率响应函数；根据所述频率响应函数分析并提取所述微组装组件的前八阶模态振型和前八阶固有频率，具体地，采用模态识别技术和等间距移动力锤法分析前八阶振型拟合的频响函数，确定所述固定件的固有频率，通过去除所述固定件的固有频率，获得微组装组件的模态参数；获取所述振动疲劳损伤敏感区域预设的监测点的加速度响应时域信号，具体地，对安装在所述弹性约束振动试验夹具上的微组装组件进行随机振动试验，获取各监测点的加速度响应时域信号；根据所述加速度响应时域信号计算对应所述监测点的均方根加速度功率谱密度；根据所述均方根加速度功率谱密度计算对应所述监测点的随机振动均方根加速度；判断所述验证特性参数与实验特性参数的相对误差是否小于或等于预设的对应误差阈值；若否，则对所述振动仿真有限元模型进行修正，并重新获取所述验证特性参数再次进行判断；若是，则得到所述振动仿真模型。