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一种不确定性捆扎线束电磁耦合效应的广义等效建模方法

肖培 李佳维 贺佳港 李锦新 刘柱 李高升

肖培, 李佳维, 贺佳港, 李锦新, 刘柱, 李高升. 一种不确定性捆扎线束电磁耦合效应的广义等效建模方法[J]. 机械工程学报, 2021, 70(10): 100702. doi: 10.7498/aps.70.20201723
引用本文: 肖培, 李佳维, 贺佳港, 李锦新, 刘柱, 李高升. 一种不确定性捆扎线束电磁耦合效应的广义等效建模方法[J]. 机械工程学报, 2021, 70(10): 100702. doi: 10.7498/aps.70.20201723
Xiao Pei, Li Jia-Wei, He Jia-Gang, Li Jin-Xin, Liu Zhu, Li Gao-Sheng. A generalized simplified modeling method for electromagnetic coupling effects of uncertainty strapping cable harness[J]. JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING, 2021, 70(10): 100702. doi: 10.7498/aps.70.20201723
Citation: Xiao Pei, Li Jia-Wei, He Jia-Gang, Li Jin-Xin, Liu Zhu, Li Gao-Sheng. A generalized simplified modeling method for electromagnetic coupling effects of uncertainty strapping cable harness[J]. JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING, 2021, 70(10): 100702. doi: 10.7498/aps.70.20201723

一种不确定性捆扎线束电磁耦合效应的广义等效建模方法

doi: 10.7498/aps.70.20201723
详细信息
    通讯作者:

    E-mail: gaosheng7070@vip.163.com

  • 中图分类号: 07.05.Tp, 41.20.Jb, 41.90.+e

A generalized simplified modeling method for electromagnetic coupling effects of uncertainty strapping cable harness

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  • 摘要: 线束在实际布线过程中存在空间布局特性, 其芯线数目大、空间任意弯曲以及位置不确定等特点给线束耦合干扰的建模与分析带来了挑战. 不确定性全线束模型耦合干扰的数值仿真对计算能力提出了更高要求, 甚至无法进行有效计算. 因此, 本文提出了不确定性捆扎弧形线束电磁耦合效应的广义简化建模方法, 考虑了捆扎线束内导线相对位置的不确定性. 基于高斯分布和样条插值方法, 建立了不确定性捆扎线束内导线的位置, 根据多导体传输线理论确立了等效线束的几何截面结构参数, 通过圆弧和正弦捆扎线束数值算例验证了本文方法的有效性.

     

  • 图  控制器信号线缆束

    Figure  1.  Controller signal cable bundle..

    图  设备互连线束示意图 (a)弧形捆扎线束; (b)线束电路连接示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of equipment interconnection wiring cable harness: (a) Arc-shaped binding cable harness; (b) circuit connection diagram.

    图  不确定性捆扎线束简化建模

    Figure  3.  Simplification modeling of uncertainty binding cable harness.

    图  双导体传输线几何截面结构

    Figure  4.  Cross-sectional geometry of double conductors.

    图  不确定性线束建模步骤 (a)线束始端的确立; (b)基于样条插值法的线束位置; (c)分段级联

    Figure  5.  Modeling steps for uncertainty cable harness: (a) Determination of the beginning end; (b) location of the cable harness based on spline interpolation; (c) sectional cascade.

    图  线束内导线之间的换位示意图

    Figure  6.  A schematic diagram of transposition between conductors in the cable harness.

    图  共模负载的确立

    Figure  7.  Determination of the common mode load impedance.

    图  平面波照射下21根圆弧捆扎线束模型示意图

    Figure  8.  Schematic diagram of a 21-conductor circular arc-shaped binding cable harness model illuminated by the plane wave.

    图  圆弧不确定性捆扎线束简化前后负载耦合电流对比 (a)近端; (b)远端

    Figure  9.  Comparison of the load coupling current on the circular arc-shaped binding cable harness: (a) Near end; (b) far end.

    图  10  平面波照射下21根正弦弧形不确定性捆扎线束模型

    Figure  10.  Schematic diagram of a 21-conductor sine arc-shaped binding cable harness model illuminated by the plane wave.

    图  11  正弦不确定性捆扎线束简化前后负载耦合电流对比 (a)近端; (b)远端

    Figure  11.  Comparison of the load coupling current on the sine arc-shaped binding cable harness: (a) Near end; (b) far end.

    表  1  直角坐标系中21-线束模型近端位置(单位: mm)

    Table  1.   Coordinates of each conductor near end of the 21-conductor cable harness (unit: mm).

    导线编号 1 2 3 4 5 6 7
    坐标x, y –8, 4 –8, 0 –8, –4 –4, 8 –4, 4 –4, 0 –4, 4
    导线编号 8 9 10 11 12 13 14
    坐标x, y –4, –8 0, 4 0, 4 0, 0 0, –4 0, –8 4, 8
    导线编号 15 16 17 18 19 20 21
    坐标x, y 4, 4 4, 0 4, –4 4, –8 8, 4 8, 0 8, –4
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    表  2  本文方法的FSV评价结果

    Table  2.   The FSV evaluation results of the proposed method.

    线束终端 FSV
    ADMtot FDMtot GDMtot
    圆弧线束 近端 0.265/good 0.181/very good 0.317/good
    远端 0.289/good 0.200/very good 0.345/good
    正弦线束 近端 0.313/good 0.172/very good 0.376/good
    远端 0.290/good 0.157/very good 0.350/good
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    表  3  全模型和简化模型仿真时间分析

    Table  3.   Analysis time of the simplified and complete model.

    模型 圆弧全
    模型
    圆弧简化
    模型
    正弦全
    模型
    正弦简化
    模型
    计算时间/s 3222 420 2919 336
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-10-16
  • 修回日期:  2020-12-18
  • 网络出版日期:  2021-05-27
  • 发布日期:  2021-05-27

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