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2007 年 第 28 卷 第 2 期 中 北 大 学 学 报(自然科学版)
Vol
.28
No
.2 2007
(总第 112 期)
JO U R N A L O F N O R T H U N IV E R SIT Y O F C H IN A
(
N A T U R A L SC IE N C E E D IT IO N
)
(
Sum No
.112)
文章编号: 1673-3193(2007)02-0156-05
基 于 模 态 分 析 的 印 制 电 路 板 振 动 可 靠 性 研 究
李春洋, 陈 循, 陶俊勇, 张春华, 蒋 瑜
(国防科技大学 机电工程与自动化学院, 湖南 长沙 410073)
摘 要: 采用有限元方法对印制电路板进行了模态分析, 依据有效模态质量和模态振型分析了振动环境下
配制电路板的薄弱环节.根据印制电路板的特点建立了有限元模型, 通过模态分析得到了各阶固有频率与
固有振型, 然后利用有效模态质量找出了对系统响应影响较大的各阶模态.模态分析结果显示, 该印制电路
板的固有频率偏低.本文从安装方式和印制电路板材料属性方面分析了提高印制电路板固有频率的方法,
通过改进设计能够有效地提高其振动可靠性.
关键词: 印制电路板; 模态分析; 有限元方法; 可靠性; 有效模态质量
中图分类号:
T N
602 文献标识码:
A
Study on P rinted C ircuit B oard R eliability under V ibration
Stress B ased on M odal A nalysis
L I Chun
-
yang
,
CHEN Xun
,
T A O Jun
-
yong
,
ZH A N G Chun
-
hua
,
JIA N G Y u
(
M echatronics and Automation School of National U niversity of Defense T echnology
,
Changsha
410073,
China
)
A bstract
:
T he m odal param et ers of the printed circuit board
(
PCB
)
w ere calculat ed using finit e elem en
m ethod
,
and the w eaknesses of PCB w ere found using effective modal m asses and m ode shapes
.
A ccord
ing to the usual finite elem ent modeling m et hods used for PCB
,
the finite elem ent m odel w as creat ed
T he natural frequencies and m ode shapes w ere g ained throug h modal analysis
,
and t he global m odes
PCB w ere found using effective modal m asses
.
T he result of modal analysis show ed that the natural fr
quencies of PCB w ere low
.
M et hods for increasing t he natural frequencies in aspects of the bounda
conditions and t he properties of PCB w ere discussed
.
T hese m et hods can effect ively im prove the reliab
ity of PCB
,
and also can be used in opt im ization design of PCB
.
K ey w ords
:
printed circuit board
;
m odal analysis
;
finit e elem ent m ethod
;
reliability
;
effect ive mod
mass
0 引 言
机载电子设备在运输和使用过程中不可避免地要受到振动和冲击, 在这种恶劣的环境下, 电子设备
的可靠性将受到很大的影响.据统计, 在引起机载电子设备失效的环境因素中, 振动因素约占 27%
[1 ]
因此电子设备的动态特性得到了人们的普遍重视.印制电路板(
PCB
)是电子设备的重要部件, 所以在电
子设备的设计阶段, 就必须分析印制电路板的动态特性, 而其中一个重要的部分就是对印制电路板进行
模态分析, 确定其固有频率和固有振型.为了避免发生共振破坏, 必须保证印制电路板有足够高的固有
频率
.
磁
收 稿 日 期 : 2006-07-29
基 金 项 目 : “十五 ”国 家 部 委 重 点 预 研 资 助 项 目 (41319030101)