Расчет на прочность конструктивных элементов

4.1.1. Расчет на прочность конструктивных элементов

Механическую прочность элементов конструкции проверяют методами сопротивления материалов и теорией упругости для простейших конструкций (пластин, стержней, рам с сосредоточенной и распределенной нагрузкой). При расчётах на прочность сложную деталь, как правило, заменяют её упрощённой моделью.

К балкам относят тела призматической формы, длины которых значительно превышают все прочие геометрические размеры конструкции.

Пластинами считают тела прямоугольной формы, толщина которых мала по сравнению с размерами основания. Это, как правило: печатные платы, модули и т. п.

Рамными конструкциями моделируются многовыводные компоненты: МС, реле и прочие.

Выражения для расчетов на прочность:

Где и – механическое усилие и сила, действующие на деталь;

4.2. Защита средств ВТ от воздействия влажности

От прямого воздействия влаги, как правило, средства ВТ не защищены. Изначально они и не должны эксплуатироваться в этих условиях. Но даже в нормальной для эксплуатации обстановке на аппаратуру воздействуют пары влаги окружающего воздуха или другой какой-то газовой среды. В технических условиях на аппаратуру всегда указывается относительная влажность воздуха. Нормальной считается относительная влажность 60-75% при температуре 20-25°С.

Обычно влажность возникает из-за конденсации водяных паров на холодных поверхностях конструкции (как внутри аппаратуры, так и снаружи). Выпадение росы обычно вызывается понижением температуры, которое всегда наблюдается при отключении и последующем хранении аппаратуры.

В результате движущихся потоков воздуха, влага почти всегда осаждается на одних и тех же местах конструкции. Внутри неё капли конденсата обычно стекают в поддон и собираются в местах «ловушек влаги». В результате аппаратура находится под постоянным воздействием влаги. Естественно, что при длительном воздействии влаги, металлические конструкции подвергаются коррозии, органические материалы – набуханию и гидролизу. Продуктом гидролиза является органическая кислота, разрушающая и вызывающая интенсивную коррозию металлических несущих конструкций. Наличие во влажной атмосфере промышленных газов и пыли приводит к прогрессирующей коррозии.

Существенно влияние ваги на электрические соединения. При повышенной влажности корродируют проводники, на разъемных контактах появляются налеты, ухудшается их качество, отказывают паяные соединения, особенно если они загрязнены.

Слоистые диэлектрики при поглощении влаги изменяют параметры и характеристики. Образование на печатных платах водяной пленки приводит к снижению сопротивления изоляции диэлектриков, появлению токов утечки, электрическим пробоям и т.д. Также ведет к механическим повреждениям вследствие набухания и высыхания материалов.

Влажность ускоряет разрушение лакокрасочных покрытий, нарушает герметизацию и целостность заливки элементов. За 3-4 года эксплуатации при относительной влажности ниже 20% и температуре равной 30°C полностью высыхает изоляция проводов, в результате чего она становится ломкой и меняет свои свойства.

Защита аппаратуры от воздействия влажности осуществляется соответствующими материалами, покрытиями, применением усиленной вентиляции, поддержанием более высокой температуры внутри изделия, использованием поглотителей влаги и т.д.

Из покрытий применяются: металлические, химические и лакокрасочные.

Металлические покрытия образуют с основным материалом детали контактную пару. В зависимости от полярности потенциала различают покрытия – анодные (отрицательный потенциал покрытия по отношению к основному металлу) и катодные (положительный потенциал покрытия). При коррозии может разрушаться как основной материал, так и покрытие. Разрушение происходит из-за наличия пор в покрытиях, повреждений в виде сколов, царапин, трещин и т.д. Разрушение будет более интенсивным, чем больше разница потенциалов между основным металлом и покрытием. При анодном покрытии вследствие коррозии разрушается само покрытие, основной материал детали не подвергается разрушению. При катодном покрытии все происходит наоборот.

В качестве материалов покрытий основное распространение получили: никель, цинк, медь, кадмий, олово, серебро. Толщина покрытия выбирается в зависимости от материала и способа нанесения покрытия. Для улучшения механических и защитных свойств покрытия рекомендуют многослойные покрытия их разнородных материалов.

Полученное химическим способом покрытие менее прочно, чем металлическое. Образующаяся при этом защитная пленка химически пассивна, устойчива, имеет хороший декоративный вид. Ее толщина обычно 1-15 мкм. Такие покрытия обычно получают несколькими путями:

- оксидирование – получение окисной пленки на стали, алюминии и его сплавах. Такое покрытие имеет хорошие антикоррозийные свойства, но непрочно и микропористо;

- анодирование – декоративное покрытие алюминия и его сплавов электрохимическим способом. Защитная пленка химически устойчива и обладает высокими электроизоляционными свойствами;

- фосфатирование – процесс образования на стали защитной пленки с высокими антикоррозийными и электроизоляционными свойствами.

Лакокрасочные покрытия обычно защищают детали от коррозии. Один из недостатков – низкая механическая прочность и термостойкость. Толщина лакокрасочных покрытий от 20 до 200 мкм.

Лаковое покрытие – толщина 80-130 мкм – защищает плату с компонентами от влажности. Недостаток – оно требует высокой чистоты производственных процессов и усложняет замену неисправных компонентов.