1.3.10 電子產(chǎn)品的協(xié)同仿真

電子產(chǎn)品通常是由機(jī)械、熱、電、磁等不同物理性能要求共同組成的。因此要完整、準(zhǔn)確理解產(chǎn)品行為，除了側(cè)重于各單個(gè)領(lǐng)域的仿真外，還必須將各領(lǐng)域進(jìn)行協(xié)同仿真。例如，在開發(fā)一種由電源、信號端子構(gòu)成的汽車連接器（見圖1-54）過程中，由于端子的數(shù)目多，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮每種端子的正向力、插拔力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（見圖1-55）；還要進(jìn)行所有端子整體插拔時(shí)的操控機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（見圖1-56），對產(chǎn)品裝配過程中有相對運(yùn)動的零部件、機(jī)構(gòu)件進(jìn)行力學(xué)分析（滑軌滑動阻力、旋桿旋轉(zhuǎn)力、齒輪等應(yīng)力應(yīng)變分析）；并對各零部件之間的連接卡扣進(jìn)行強(qiáng)度分析。除機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外，同時(shí)還要進(jìn)行多工況下的電熱性能、密封防水性能、抗振性能設(shè)計(jì)。這種連接器安裝在汽車發(fā)動機(jī)內(nèi)，環(huán)境溫度高，滿負(fù)載對連接器的熱性能要求尤其苛刻。

進(jìn)行操作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及力學(xué)性能分析。首先將操作機(jī)構(gòu)建模成由一系列的剛體（可以包含柔性體）通過對相互之間的運(yùn)動進(jìn)行約束的關(guān)節(jié)連接而成的機(jī)構(gòu)，用多體動力學(xué)仿真技術(shù)（MBD）對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析（見圖1-56～圖1-59）。多體動力學(xué)仿真由于其建模的高精度已被廣泛應(yīng)用于汽車、航天飛行器、機(jī)器人等機(jī)械設(shè)計(jì)中，近年來電子連接裝置的高度集成化，MBD的應(yīng)用更是必不可少。

在機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析獲得各零部件受力（見圖1-59）的基礎(chǔ)上，將結(jié)果導(dǎo)入結(jié)構(gòu)分析模塊（Struc-ture），對運(yùn)動機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)件（旋桿和齒條等）進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析（見圖1-60），以及插拔過程中接觸力分析（見圖1-61、圖1-62）。

圖1-63、圖1-64為連接器加載額定電流時(shí)的電—熱分析模型及溫度（熱）分布。

圖1-65～圖1-67為連接器密封墊裝配后的變形及應(yīng)力云圖。

采用多體動力學(xué)、結(jié)構(gòu)、電熱等多物理場仿真，驗(yàn)證、評估在各種工況下連接器的操作性、安全性等。為了使仿真具有較高的置信度，汽車連接器的分析模型包含了上百個(gè)零部件，具有較高的精度，使開發(fā)人員不像以往那樣僅僅利用簡化的模型進(jìn)行分析，從而保證設(shè)計(jì)準(zhǔn)確，并更好地進(jìn)行優(yōu)化。可在短時(shí)間內(nèi)完成設(shè)計(jì)分析，極大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期。