Coupling of mechanical and electrical contact behavior of current carrying connections in finite element models

Abstract

El acoplamiento del comportamiento mecánico y eléctrico de los contactos eléctricos para geometrías y materiales básicos es bien conocido y puede describirse analíticamente. Sin embargo, para las conexiones reales se determina hasta ahora empíricamente. Es sabido que la resistencia eléctrica disminuye al aumentar la fuerza de compresión. En este trabajo, se evalúan los resultados existentes de los ensayos de compresión y las resistencias de conexión medidas para una conexión específica, con sus distintas dimensiones. A partir del análisis de los resultados empíricos, se ha creado un modelo de elementos finitos con el programa Ansys que tiene en cuenta la interacción del comportamiento mecánico y eléctrico del contacto. El modelo se utiliza para calcular la resistencia eléctrica de la unión en función del esfuerzo de compresión aplicado. De esta forma, ya no es necesario realizar experimentos reales de dicho contacto eléctrico ya que la simulación en elementos finitos es suficiente.

The coupling of mechanical and electrical behaviour of electrical contacts for basic contact geometries and materials is well known and can be described analytically. However, for real connections it is so far determined empirically. It is known that the electrical contact resistance decreases with increasing compressive strength. In this work, existing results from compression tests and measured connection resistances are evaluated for a specific connection. From the analysis of the empirical results, a finite element model has been created with the Ansys program that takes into account the interaction of the mechanical and electrical behaviour of the contact. The model is used to calculate the electrical resistance of the joint as a function of the applied compressive stress. In this way, it is no longer necessary to carry out real experiments on the electrical contact as the finite element simulation is sufficient.