CN107748826B - 一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法 - Google Patents

一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107748826B
CN107748826B CN201711092964.3A CN201711092964A CN107748826B CN 107748826 B CN107748826 B CN 107748826B CN 201711092964 A CN201711092964 A CN 201711092964A CN 107748826 B CN107748826 B CN 107748826B
Authority
CN
China
Prior art keywords
spring system
contact spring
relay
storage
resistance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711092964.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107748826A (zh
Inventor
叶雪荣
陈昊
郑博恺
赵建立
陈秋影
翟国富
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201711092964.3A priority Critical patent/CN107748826B/zh
Publication of CN107748826A publication Critical patent/CN107748826A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107748826B publication Critical patent/CN107748826B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法，属于继电器产品性能分析技术领域。根据继电器设计参数建立其触簧系统振动仿真模型；对触簧系统进行贮存退化试验，基于应力松弛理论建立触簧系统的贮存退化模型；将贮存退化模型进行离散化，并据此修改仿真模型实现触簧系统贮存退化注入，计算得到常闭触点间预压力值的退化情况；对实现退化注入的触簧系统振动仿真模型进行模态分析与频率响应分析，确定其谐振频率及对应接触力响应值的退化情况；比较对应于不同贮存时间的预压力值与接触力响应值，判断继电器的耐力学性能是否满足要求，实现继电器耐力学性能贮存退化分析。本发明能够解决在设计阶段无法给出长贮过程中继电器耐力学性能变化情况的问题。

Description

一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法
技术领域
本发明涉及一种继电器耐力学性能分析方法，属于继电器产品性能分析技术领域。
背景技术
随着可靠性领域相关研究的持续深入，研究人员逐渐认识到产品的贮存可靠性在整个寿命周期中的重要地位。诸如航空、航天以及武器装备等领域所使用的一次使用型产品，贮存过程中各项环境应力的综合作用更是导致其性能发生退化乃至失效的最主要原因。对于电磁继电器来说，耐力学性能作为衡量其性能的一项重要指标，在实际应用中受到了广泛的关注。在长期的贮存过程中，受到各组成零部件退化的影响，继电器各项性能参数将会发生不同程度的变化。触簧系统作为贮存过程中退化最为明显的部件之一，将导致继电器的耐力学性能随着贮存时间的增加逐渐下降，最终因不满足指标要求而发生失效。为了确保继电器在贮存寿命周期内的耐力学性能指标能够始终满足要求，有必要研究一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法，在继电器产品的设计阶段即对因零部件贮存退化而导致的耐力学性能退化这一问题加以分析并进行有效的控制，从而提高继电器产品的贮存可靠性。
为了分析继电器耐力学性能的贮存退化情况，对贮存过程中的继电器进行定期的耐力学试验是最为直接的手段。但是，此方法一方面无法满足在设计阶段即确定继电器耐力学性能贮存指标的要求；另一方面，耗费大量成本开展试验所获取的试验数据仅适用于作为试验对象的继电器产品，无法进行有效的推广应用。随着有限元仿真技术的发展，使得基于继电器的设计参数进行性能分析成为可能。同时，通过单独对继电器触簧系统进行贮存试验又可以较为简单的获取其形状、材料属性等的退化数据。因而，采用有限元仿真方法将此类退化数据进行注入，实现对继电器贮存退化过程的仿真。在此基础上，则可以通过对不同退化程度的继电器仿真模型进行模态分析与频率响应分析的方式，分析继电器的耐力学性能在贮存过程中是否能够满足要求。在此过程中，一方面由于试验仅需针对触簧系统展开，可以满足在设计阶段即进行耐力学性能贮存退化分析的要求。另一方面，针对触簧系统的贮存试验数据还可以在其它采用同种材料的继电器产品贮存性能分析中进行推广和应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决在继电器的设计阶段无法给出长期贮存过程中继电器耐力学性能变化情况的问题，采用将触簧系统贮存退化建模与继电器振动仿真相结合的方式，提出了一种在早期进行继电器耐力学性能贮存退化分析的方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
本发明的一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法，它包括以下步骤：
步骤一：根据继电器的设计参数建立继电器触簧系统振动仿真模型；
步骤二：对触簧系统进行贮存退化试验，监测其试验过程中不同时刻的应力松弛程度；
步骤三：根据步骤二获取的试验数据，基于应力松弛理论建立触簧系统的贮存退化模型；
步骤四：将步骤三所得到的触簧系统贮存退化模型进行离散化，得到对应于不同贮存时间t的触簧系统应力松弛程度D(t)；
步骤五：按照步骤四所得到的应力松弛程度D(t)对步骤一中所建立的触簧系统振动仿真模型进行修改，得到对应于贮存时间t的触簧系统振动仿真模型，实现触簧系统贮存退化的注入并计算触簧系统常闭触点间的预压力值；
步骤六：对步骤五中获取的多个触簧系统振动仿真模型进行模态分析，确定对应于贮存时间t的触簧系统仿真模型的谐振频率；
步骤七：对步骤五中获取的多个触簧系统振动仿真模型进行频率响应分析，确定对应于贮存时间t的触簧系统仿真模型在谐振频率下的接触力响应值；
步骤八：对比步骤五所获取的预压力值与步骤七所得到的接触力响应值，判断贮存时间t时继电器的耐力学性能是否满足要求。
本发明相对现有技术的有益效果是：本发明提出一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法；首先建立电磁继电器触簧系统的仿真模型；之后通过开展触簧系统贮存退化试验，实现对触簧系统的贮存退化建模；随后，将触簧系统的贮存退化状态与仿真模型相结合，仿真触簧系统的贮存退化过程；最后，通过对对应于不同贮存时间的触簧系统仿真模型进行模态分析与频率响应分析，确定触簧系统的谐振频率以及接触力响应值，并将接触力响应值与对应的触点预压力的值进行比较，达到判断继电器耐力学性能是否满足要求的目的。本发明以继电器仿真和触簧系统贮存退化试验为基础，实现了对继电器在整个贮存寿命周期过程中的耐力学性能的分析，能够解决在继电器的设计阶段无法给出长期贮存过程中继电器耐力学性能变化情况的问题。
本发明无需直接针对继电器开展贮存退化试验即可获取由触簧系统贮存退化所引起的继电器耐力学性能的退化情况，降低了试验难度并可有效节约试验成本。此外，本发明通过开展继电器触簧系统贮存退化试验所获取的贮存退化数据，也同样适用于对其它采用相同材料的继电器进行耐力学性能贮存退化分析。同时，触簧系统的贮存退化数据还可以与继电器动态特性仿真相结合，实现对继电器输出特性贮存退化的仿真分析，为广泛开展针对继电器产品的性能分析、贮存可靠性评价及剩余贮存寿命预测等相关研究奠定了基础。
附图说明
图1是本发明的一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法的流程图。
图2是某型号继电器触簧系统振动仿真模型。
图3是修改触簧系统应力松弛程度后的某型号继电器触簧系统振动仿真模型。
图4是某型号继电器触簧系统贮存过程中的预压力值与接触力响应值对比图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式披露了一种电磁继电器触簧系统贮存退化表征参数的确定方法，它包括以下步骤：
步骤一：根据继电器的设计参数建立继电器触簧系统振动仿真模型；
步骤二：对触簧系统进行贮存退化试验，监测其试验过程中不同时刻的应力松弛程度；
步骤三：根据步骤二获取的试验数据，基于应力松弛理论建立触簧系统的贮存退化模型；
步骤四：将步骤三所得到的触簧系统贮存退化模型进行离散化，得到对应于不同贮存时间t的触簧系统应力松弛程度D(t)；
步骤五：按照步骤四所得到的应力松弛程度D(t)对步骤一中所建立的触簧系统振动仿真模型进行修改，得到对应于贮存时间t的触簧系统振动仿真模型，实现触簧系统贮存退化的注入并计算触簧系统常闭触点间的预压力值；
步骤六：对步骤五中获取的多个触簧系统振动仿真模型进行模态分析，确定对应于贮存时间t的触簧系统仿真模型的谐振频率；
步骤七：对步骤五中获取的多个触簧系统振动仿真模型进行频率响应分析，确定对应于贮存时间t的触簧系统仿真模型在谐振频率下的接触力响应值；
步骤八：对比步骤五所获取的预压力值与步骤七所得到的接触力响应值，判断贮存时间t时继电器的耐力学性能是否满足要求。
具体实施方式二：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，步骤一中的继电器设计参数包括继电器本身及其零部件的尺寸、公差、材料属性；
所述的根据继电器的设计参数建立继电器触簧系统振动仿真模型，是通过ANSYSWORKBENCH（是一种软件名称）实现；
步骤二中所述的触簧系统应力松弛程度为弹性元件的变形量；
步骤三中所述的应力松弛理论采用Larson-Miller公式：
式中，θ为Larson-Miller参数；T为摄氏温度；t为贮存时间；C通常取为20；
步骤四中所述的将触簧系统贮存退化模型进行离散化是通过将贮存时间t代入到步骤三的退化模型中实现的；
步骤五中所述的对触簧系统振动仿真模型进行修改，是通过对修改触簧系统中弹性元件的形状实现的；
步骤六中所述的模态分析是通过ANSYS WORKBENCH实现的；
步骤七中所述的频率响应分析是通过ANSYS WORKBENCH实现的；
步骤八中，当所述预压力的值大于所述接触力响应的值时，继电器耐力学性能满足要求；反之，继电器耐力学性能不满足要求。
具体实施方式三：下面结合图1、图2、图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一、实施方式二作出的进一步说明。本实施方式的应用对象为某型号电磁继电器。
步骤一：根据继电器的设计参数在ANSYS WORKBENCH中建立某型号继电器触簧系统振动仿真模型，如图2所示。
步骤二：对触簧系统进行170℃下的贮存退化试验，监测其应力松弛程度D(t)；
步骤三：根据步骤二获取的试验数据，基于应力松弛理论建立触簧系统的贮存退化模型：
式中，表示试验件初始时的反力大小；表示贮存时间t时试验件的反力大小；
步骤四：将步骤三所得到的触簧系统贮存退化模型进行离散化，得到对应于不同贮存时间t的触簧系统应力松弛程度；
步骤五：按照步骤四所得到的应力松弛程度D(t)对步骤一中所建立的触簧系统振动仿真模型进行修改，得到如图3所示的对应于贮存时间t的触簧系统振动仿真模型，实现触簧系统贮存退化的注入并计算触簧系统常闭触点间的预压力值如表1所示：
表1
贮存时间t（h） 预压力（N）
1 0.3555
142 0.2613
284 0.2481
426 0.2404
568 0.2349
710 0.2306
步骤六：在ANSYS WORKBENCH中，对步骤五中获取的多个触簧系统振动仿真模型进行模态分析，确定对应于贮存时间t的触簧系统仿真模型的谐振频率，如表2所示：
表2
贮存时间t（h） 谐振频率（Hz）
1 2286
142 2278
284 2307
426 2340
568 2372
710 2403
步骤七：在ANSYS WORKBENCH中，通过对固定端加载正弦激励的方式对步骤五中获取的多个触簧系统振动仿真模型进行频率响应分析，所加载的频域为10~3000Hz，加速度为294m/s2，确定对应于贮存时间t的触簧系统仿真模型在谐振频率下的接触力响应值如表3所示：
表3
贮存时间t（h） 频率响应（N）
1 0.2310
142 0.2306
284 0.2265
426 0.2259
568 0.2218
710 0.2163
步骤八：对比步骤五所获取的预压力值与步骤七所得到的接触力响应值，对比结果如图4所示，判断贮存时间t时继电器的耐力学性能是否满足要求。可见，在经过568小时的贮存后，预压力已经明显小于接触力响应值，继电器耐力学性能不满足要求。

Claims (9)

1.一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一：根据继电器的设计参数建立继电器触簧系统振动仿真模型；
步骤二：对触簧系统进行贮存退化试验，监测其试验过程中不同时刻的应力松弛程度数据；
步骤三：根据步骤二获取的试验数据，基于应力松弛理论建立触簧系统的贮存退化模型；
步骤四：将步骤三所得到的触簧系统贮存退化模型进行离散化，得到对应于不同贮存时间t的触簧系统应力松弛程度D(t)；
步骤五：按照步骤四所得到的应力松弛程度D(t)对步骤一中所建立的触簧系统振动仿真模型进行修改，得到对应于贮存时间t的触簧系统振动仿真模型，实现触簧系统贮存退化的注入并计算触簧系统常闭触点间的预压力值；
步骤六：对步骤五中获取的多个触簧系统振动仿真模型进行模态分析，确定对应于贮存时间t的触簧系统仿真模型的谐振频率；
步骤七：对步骤五中获取的多个触簧系统振动仿真模型进行频率响应分析，确定对应于贮存时间t的触簧系统仿真模型在谐振频率下的接触力响应值；
步骤八：对比步骤五所获取的预压力值与步骤七所得到的接触力响应值，判断贮存时间t时继电器的耐力学性能是否满足要求。
2.根据权利要求1所述的一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法，其特征在于：步骤一中所述的根据继电器的设计参数建立继电器触簧系统振动仿真模型，是通过ANSYSWORKBENCH实现。
3.根据权利要求1所述的一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法，其特征在于：步骤二中所述的触簧系统应力松弛程度为弹性元件的变形量。
4.根据权利要求1所述的一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法，其特征在于：步骤三中所述的应力松弛理论采用Larson-Miller公式：
式中，θ为Larson-Miller参数；T为摄氏温度；t为贮存时间；C取20。
5.根据权利要求1所述的一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法，其特征在于：步骤四中所述的将触簧系统贮存退化模型进行离散化是通过将贮存时间t代入到步骤三的退化模型中实现的。
6.根据权利要求1所述的一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法，其特征在于：步骤五中所述的对触簧系统振动仿真模型进行修改，是通过对修改触簧系统中弹性元件的形状实现的。
7.根据权利要求1所述的一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法，其特征在于：步骤六中所述的模态分析是通过ANSYS WORKBENCH实现的。
8.根据权利要求1所述的一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法，其特征在于：步骤七中所述的频率响应分析是通过ANSYS WORKBENCH实现的。
9.根据权利要求1所述的一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法，其特征在于：步骤八中，当所述预压力值大于所述接触力响应值时，继电器耐力学性能满足要求；反之，继电器耐力学性能不满足要求。
CN201711092964.3A 2017-11-08 2017-11-08 一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法 Active CN107748826B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711092964.3A CN107748826B (zh) 2017-11-08 2017-11-08 一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711092964.3A CN107748826B (zh) 2017-11-08 2017-11-08 一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107748826A CN107748826A (zh) 2018-03-02
CN107748826B true CN107748826B (zh) 2018-09-25

Family

ID=61250857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711092964.3A Active CN107748826B (zh) 2017-11-08 2017-11-08 一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107748826B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113722941A (zh) * 2020-11-20 2021-11-30 国网河北省电力有限公司雄安新区供电公司 一种基于有限元法的铁路信号继电器可靠性检测方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102650582A (zh) * 2012-04-24 2012-08-29 北京航空航天大学 一种片状弹簧常温及高温应力松弛寿命预测的方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7902946B2 (en) * 2008-07-11 2011-03-08 National Semiconductor Corporation MEMS relay with a flux path that is decoupled from an electrical path through the switch and a suspension structure that is independent of the core structure and a method of forming the same
CN101571885B (zh) * 2009-06-12 2011-01-05 哈尔滨工业大学 电磁继电器静、动态特性快速计算方法
CN101571888B (zh) * 2009-06-17 2010-09-08 哈尔滨工业大学 一种继电器用多有限元软件联合仿真分析方法
CN106202794A (zh) * 2016-07-21 2016-12-07 哈尔滨工业大学 基于多场有限元仿真的继电器类单机输出特性获取方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102650582A (zh) * 2012-04-24 2012-08-29 北京航空航天大学 一种片状弹簧常温及高温应力松弛寿命预测的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107748826A (zh) 2018-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Palmer et al. Constitutive modeling of the stress–strain behavior of F-actin filament networks
Jasak Updated Lagrangian finite volume solver for large deformation dynamic response of elastic body
Hou et al. Application of a combined high and low cycle fatigue life model on life prediction of SC blade
Freund et al. Generalization of one‐dimensional material models for the finite element method
CN107766655B (zh) 一种电磁继电器永磁贮存退化表征参数的确定方法
CN107885930B (zh) 继电器弹性金属材料加速贮存退化失效机理变化判别方法
Huisman et al. Frequency-dependent stiffening of semiflexible networks: A dynamical nonaffine to affine transition
Banić et al. Prediction of heat generation in rubber or rubber-metal springs
Belardinelli et al. Dynamical characteristics of an electrically actuated microbeam under the effects of squeeze-film and thermoelastic damping
Mottahedi et al. Numerical analysis of relaxation test based on Prony series material model
CN106802969A (zh) 阻尼材料动态特性的验证系统及其验证方法
CN107748826B (zh) 一种继电器耐力学性能贮存退化分析方法
CN109783985A (zh) 一种惯性器件用环氧胶本构模型的构建与应用方法
CN105183595B (zh) 对高速数据存储器进行试验的方法及系统
Bazkiaei et al. Thermo-hyper-viscoelastic analysis of a rubber cylinder under cyclic deformation
Valentini et al. Theoretical and experimental characterization of a FEM element assembly for the simulation of very compliant knitted mesh
CN107798186B (zh) 一种电磁继电器触簧系统贮存退化表征参数的确定方法
CN103018590B (zh) 一种冰箱的温度控制稳定性测试方法
Salles et al. Numerical round robin for prediction of dissipation in lap joints
Conti et al. Aging of viscoelastic materials: A mathematical model
CN115017626A (zh) 一种带橡胶阻尼块的压气机整流器振动特性研究方法
US20130179132A1 (en) Analysis Method, Apparatus and Software for a System With Frequency Dependent Materials
Navrátil et al. A model to describe the cyclic anisotropic mechanical behavior of short fiber-reinforced thermoplastics
Kim et al. Determination of the viscoelastic properties of agar/agar-gelatin gels based on finite element method optimization
CN111177931B (zh) 一种确定弹性元件贮存寿命的方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant