第三章 研究結果與結構分析
3.1 分析結果
3.1.8 接觸針元件有限元素分析
（四）結果討論
轉接板由銅箔來傳遞訊號，由圖 3-56 得知最大變形量為 0.0456 mm，其值幾乎可以忽略，並不會影響承座之正常運作，由圖3-56得 知其最大等效應力發生的位置在於發生在定位孔的地方，其最大等效
應力值為298.401 MPa。
Targe170及 Contac173來模擬其接觸行為。
3. 材料性質：高強力型接觸針使用材料為高強力型鈹銅，上 方圖塊為 FR4 高強力型鈹銅之機械性質與熱傳性質如表 2-3 所示。高強力型應力應變曲線如圖3-61所示。
4. 建立有限元素模型：使用自由網格模擬三維有限元素模 型，如圖 3-60所示，為接觸針之有限元素模型。
圖3-59 接觸針之實體模型
圖3-60 接觸針之有限元素模型
ANSYS 8.0 ELEMENTS PowerGraphics EFACET=1 1
X Y Z
銅箔
接觸針
圖3-61 高強力型鈹銅合金應力應變曲線
（二）解題程式
1. 宣告分析型式（ANTYPE）：分析型式為非線性靜態分析，
假設其他零件之變形不影響本零件之分析。
2. 設定邊界條件及負荷後求解：接觸針與轉接板上的銅箔之 邊界條件如圖 3-62方格 2所示，限制所有自由度為零。負 載方式如圖 3-62方格3所示銅箔下壓Y 方向0.5 mm並受 均勻溫度負載 150℃。
Strain
Stress (Mpa)
BKIN Table Preview
圖 3-62 接觸針之邊界條件與負載
（三）後置處理
將解題部分所求得之解答，經由圖形介面以各種不同形式顯 示出來。輸出結果如圖3-63 ~ 3-66所示，圖 3-63為接觸針結構 變形圖，圖 3-64 為接觸針之等效應力分佈圖，圖 3-65 為接觸針 之最大應力局部放大圖，圖3-66為接觸針之等效應變分佈圖。
均勻溫度負載150℃ 邊界條件
1 2
3
Y 方向下壓0.5 mm
X Z
Y
ANSYS 8.0 DISPLACEMENT STEP=1 SUB =5 PowerGraphics EFACET=1 AVRES=Mat DMX =.104744 1
X Y Z
ANSYS 8.0 NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =5 SEQV (AVG) PowerGraphics EFACET=1 AVRES=Mat DMX =.104744 SMX =894.297 1
MN MX
X Y Z
0 99.366 198.733 298.099 397.465 496.832 596.198 695.564 794.931 894.297
圖3-63 高強力型接觸針結構變形圖
圖3-64 高強力型接觸針之等效應力分佈圖
ANSYS 8.0 NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =5 EPTOEQV (AVG) PowerGraphics EFACET=1 AVRES=Mat DMX =.104744 SMX =.007263 1
MN MX
X Y Z
0 .807E-03 .001614 .002421 .003228 .004035 .004842 .005649 .006456 .007263
圖3-65 高強力型接觸針之最大應力局部放大圖
圖3-66 高強力型接觸針之等效應變分佈圖
SMax=894.297 MPa
MN MX
1
MX
X Y Z
最大應力發生處
（四）結果討論
由圖 3-63 得知接觸針之最大變形量為 0.1047 mm，由圖 3-65 得 知其最大等效應力發生的位置在於接觸針彎角位置，其最大等效應力
值為894.297 MPa，鈹銅降伏應力為1150MPa，最大等效應力值未超
過降伏應力，材料未進入塑性區，故無須再作非線性分析。
其安全因素為
（3.17）
二、高傳導型接觸針元件有限元素分析
（一）前置處理
1. 建立實體模型：使用SolidWorks 繪圖軟體，繪出實體模型，
如圖 3-59所示，並轉成 ACIS（*.sat）檔，接著匯入 ANSYS 中分析。
2. 元素種類：此分析元素採用 8個節點的 Solid 45元素，並 因本研究涉及接觸問題，於是加入了三維面-面接觸元素
Targe170及 Contac173來模擬其接觸行為。
3. 材料性質：高傳導型接觸針使用材料為高傳導型鈹銅，高 傳導型鈹銅之機械性質與熱傳性質如表 2-3所示。
4. 建立有限元素模型：使用自由網格模擬三維有限元素模 型，如圖 3-60所示，為接觸針之有限元素模型。
（二）解題程式
1. 宣告分析型式（ANTYPE）：分析型式為非線性靜態分析，
假設其他零件之變形不影響本零件之分析。
Y Mises
σ 1150 MPa
FS = = = 1.286
σ 894.297 MPa
ANSYS 8.0 DISPLACEMENT STEP=6 SUB =1 TIME=6 PowerGraphics EFACET=1 AVRES=Mat DMX =.101549 1
X Y Z
2. 設定邊界條件及負荷後求解：高傳導型接觸針之邊界條件 如圖 3-62 所示，限制所有自由度為零。均勻溫度負載 150℃。
（三）後置處理
將解題部分所求得之解答，經由圖形介面以各種不同形式顯 示出來。輸出結果如圖3-67 ~ 3-70所示，圖 3-67為高傳導接觸 針結構變形圖，圖 3-68 為高傳導接觸針之等效應力分佈圖，圖 3-69為高傳導接觸針之最大應力局部放大圖，圖3-70為高傳導接 觸針之等效應變分佈圖。
圖3-67 高傳導接觸針結構變形圖
ANSYS 8.0 NODAL SOLUTION STEP=6 SUB =1 TIME=6 SEQV (AVG) PowerGraphics EFACET=1 AVRES=Mat DMX =.101549 SMX =136.428 1
MN MX
X Y Z
0 15.159 30.317 45.476 60.634 75.793 90.952 106.11 121.269 136.428
圖3-68 高傳導接觸針之等效應力分佈圖
圖3-69 高傳導接觸針之最大應力局部放大圖
SMax=136.428 MPa
MX MN
MX
最大應力發生處
ANSYS 8.0 NODAL SOLUTION STEP=6 SUB =1 TIME=6 EPTOEQV (AVG) PowerGraphics EFACET=1 AVRES=Mat DMX =.101549 SMX =.006815 1
MN MX
X Y Z
0 .757E-03 .001514 .002272 .003029 .003786 .004543 .005301 .006058 .006815
圖3-70 高傳導接觸針之等效應變分佈圖
（四）結果討論
由圖 3-67 得知接觸針之最大變形量為 0.1015 mm，由圖 3-69 得 知其最大等效應力發生的位置在於接觸針彎角位置，其最大等效應力
值為 136.428 MPa，鈹銅降伏應力為 690MPa，最大等效應力值未超
過降伏應力，材料未進入塑性區，故無須再作非線性分析。
其安全因素為
（3.17） Y
Mises
σ 690 MPa
FS = = = 5.057
σ 136.428 MPa