航天產(chǎn)品發(fā)射升空過程中,會發(fā)生不可避免的振動,振動分析與振動控制是電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中必不可少的一部分,而印制電路板及其元器件是電子設(shè)備的關(guān)鍵部件。根據(jù)某航天產(chǎn)品內(nèi)部的印制電路板結(jié)構(gòu)及元器件分布,利用MSC.Patran建造有限元模型,為精確計算電路板及元器件響應(yīng),使用梁單元對FPGA元器件的引腳進行建模,再模擬引腳與焊盤的連接。使用MSC.Patran/Nastran有限元軟件,分析了印制電路板的基頻以及正弦振動與隨機振動時的加速度和應(yīng)力響應(yīng)。結(jié)果表明電路板和FPGA元器件引腳可以承受火箭發(fā)射階段的力學(xué)載荷。

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【部分圖文】：

圖1FPGA元器件引腳建模圖

FPGA器件是電路板中質(zhì)量及體積較大的元器件，且其安裝位置靠近電路板中心，在振動中位移及應(yīng)力響應(yīng)大。FPGA器件質(zhì)量為16g，通過208個四周排布的引腳與電路板焊盤連接。引腳寬度0.21mm，厚度0.16mm，使用矩形梁單元進行建模，材料為可伐合金（FeNi29Go17），....

圖2印制電路板模型示意

印制電路板模型如圖2所示，F(xiàn)PGA使用殼單元建模，由于芯片使用同一種塑料封裝，對模型中所有芯片采用相同的材料參數(shù)，再修改材料密度讓元器件達到真實質(zhì)量。電路板基板使用殼單元建模，材料為酚醛。印制電路板及元器件總質(zhì)量為250g。模型材料如表1所示。2約束及加載方式

圖3印制電路板約束示意

為了真實模擬電路板邊界狀態(tài)，模態(tài)分析時將電路板模型通過MPC固定在其所在產(chǎn)品安裝架上，再對產(chǎn)品螺孔施加全約束，如圖3所示。正弦、隨機振動分析時加載使用大質(zhì)量點法進行加載，激勵從產(chǎn)品固定端輸入。3有限元分析

圖41～6階振型

對產(chǎn)品連接螺孔全約束。對工裝進行模態(tài)分析，印制電路板在產(chǎn)品螺孔全約束下固有頻率如表2所示，圖4所示為1～6階振型。電路板產(chǎn)品基頻大于正弦振動試驗范圍，可以判斷正弦振動時電路板組件不會發(fā)生共振。圖5XYZ方向正弦振動響應(yīng)圖

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