连接器塑料破裂的分析

中心议题：

• 一般塑料爆裂的二种情况
• 弯曲正应力强度条件
• 剪切力强度条件
• 一些连接器塑料破裂不易爆裂的原因

连接器中的塑料破裂一般有以下两种情况：

1、此时可改用结合强度较强的材料，如PA。

2、塑料与端子干涉太大而破裂。当塑料与结合线强度不足而破裂。如LCP 结晶速度太快，结合线强度较低，容易产生破裂，端子干涉太大超过材料的弯曲强度时，塑料发生破裂，此时可减小干涉量。塑料破裂的本质是其实际弯曲强度超过了其许用弯曲强度。下面从材料力学的角度试着对其详细分析。

根据材料力学，当L/B>5 时，梁能否正常工作主要取决于梁的正应力强度条件；当L/B<5时，应同时满足正应力强度条件和剪切力强度条件。连接器中塑料与端子配合时，其力学模型是截面为矩形的固定梁，且一般L/B<5，故应同时满足正应力强度条件和剪切力强度条件。

一、弯曲正应力强度条件如下：

σmax=Mmax/W=（0.25*F*L）/(b*h²/6)=(3* F*L)/(2* b*h²)<=[σ] (1)

由f=(F*L³)/(48*E*I)得

F=(4* E* f *b* h³)/ L³ (2)

将式（2）代入式（1），则得

σmax=（6* f*E *h）/ L²<=[σ] (3)

其中，f 表示最大挠度；

h 表示材料厚度；

l 表示材料长度；

[σ]表示许用弯曲强度

二、剪切力强度条件

根据材料力学，矩形截面的剪切力强度条件是：

τmax =(Fmax*S)/(I*b)

=(0.5F*b*0.5h*0.25h)/(b*h³/12*b)

=3F/(4*b*h²)<=[τ] (4)

其中，S 表示中性轴以下（或以上）的截面面积对中性轴的静矩。

将式（2）代入式（4），则得

τmax =3* E*h*f/ L³<=[τ] (5)

三、问题

1. 根据式（3）、（5），在相同干涉量的情况下，塑料材厚h 越薄，最大正应力或最大剪切力越小，产品越安全，但这与实际情况不符合。

2. 将式（3）两边同时除以E，则得在相同长度、相同厚度、相同干涉量的情况下，不同材质的[σ]/E 若越大，则该种材料越不易破裂。若以上推导正确，如《连接器塑料特性举例》所列数据，PA6T 与PBT、PA66 应该一样不易破裂，但实际PA6T 却易破裂，此问题该如何解释？

针对以上两问题，我请教了荷兰化工（DSM）戴嘉庆先生，他的解释如下：

1、薄的壁厚与厚的壁厚，在端子干涉量相同时，其实际最大挠度 f 并不相同！由于塑料比金属强度硬度低， 其表面靠近金属处产生塑性变形，从而挠度变低，因而影响到σmax 降低。而厚的塑料壁厚比薄的塑料壁厚易于产生塑性变形 (可理解为所吸收的能量)， 因而不易破裂。

2、在所述前提下，不同材质的[σ]/E 若越大，则该种材料越不易破裂，推导正确。PA6T所引用的数据为PA6T 在良好的成形条件下得到标准的测试条，然后再在测试条上测量得到的数据。而由于实际在PA6T 成形连接器时，因对加工条件要求高 (如模温等)，较难得到理想的如物性表所示的强度韧性， 所以较易破裂。