繼電器復(fù)合觸頭壽命試驗(yàn)中熱應(yīng)力與界面裂紋特性研究.pdf

1、銀金屬氧化物/銅復(fù)合觸頭因其優(yōu)良的性能被廣泛應(yīng)用于繼電器等低壓電器中。復(fù)合觸頭壽命試驗(yàn)中的主要失效模式是動(dòng)復(fù)合觸頭銀金屬氧化物層逐漸與銅層分離剝落并與靜復(fù)合觸頭粘接。本文以銀金屬氧化物/銅復(fù)合觸頭為研究對(duì)象，對(duì)繼電器復(fù)合觸頭壽命試驗(yàn)中的失效現(xiàn)象進(jìn)行分析，建立繼電器電壽命熱-應(yīng)力分析模型，并從溫度和應(yīng)力角度研究銀金屬氧化物層厚度和負(fù)載等級(jí)對(duì)復(fù)合觸頭結(jié)合面裂紋力學(xué)特性的影響規(guī)律。
　　首先，本文建立了繼電器壽命試驗(yàn)中包含穩(wěn)定通電、電弧

2、燃燒和觸頭分離三個(gè)階段的統(tǒng)一瞬態(tài)熱場(chǎng)有限元模型，可實(shí)現(xiàn)繼電器壽命試驗(yàn)中任一次動(dòng)作的瞬態(tài)溫度場(chǎng)求解。其中對(duì)復(fù)合觸頭接觸電阻和電弧處的空氣進(jìn)行了等效建模，按各階段順序施加接觸電阻熱生成率和電弧生熱的熱流密度，通過(guò)循環(huán)求解的方式得到了繼電器電壽命試驗(yàn)中的瞬態(tài)溫度場(chǎng)分布。然后通過(guò)對(duì)電壽命試驗(yàn)中的繼電器進(jìn)行測(cè)溫試驗(yàn)，對(duì)建立的模型和仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
　　其次，通過(guò)間接耦合方法實(shí)現(xiàn)了機(jī)、電、熱的多物理場(chǎng)計(jì)算，得到了繼電器溫度達(dá)到動(dòng)態(tài)穩(wěn)定時(shí)動(dòng)復(fù)

3、合觸頭的等效應(yīng)力分布情況。通過(guò)對(duì)不同銀金屬氧化物層厚度的復(fù)合觸頭壽命試驗(yàn)過(guò)程中的溫度和應(yīng)力分布進(jìn)行求解，得出了在不同負(fù)載條件下復(fù)合觸頭熱-應(yīng)力分布與銀金屬氧化物層厚度的關(guān)系，為進(jìn)一步研究動(dòng)復(fù)合觸頭結(jié)合面的裂紋萌生提供了依據(jù)。
　　最后，根據(jù)動(dòng)復(fù)合觸頭的應(yīng)力分析結(jié)果對(duì)結(jié)合面裂紋進(jìn)行假設(shè)，引入復(fù)應(yīng)力強(qiáng)度因子描述裂紋尖端附近的應(yīng)力強(qiáng)弱，建立了帶有裂紋的復(fù)合觸頭二維有限元模型?；谠撃Ｐ瓦M(jìn)行了熱應(yīng)力間接耦合分析，采用裂紋表面位移法計(jì)算不同