多焊点情况下胶焊单搭接头的静力分析

以胶接分析为基础,将焊点视为大剪切弹性模量胶粘荆,假设被粘体切应力沿厚度线性分布,胶层和焊点切应力沿厚度方向不变,建立了多焊点情况下胶焊单搭拉剪接头的线弹性应力解析模型.计算结果表明:被粘体正应力和胶层切应力解析解与有限元模型吻合得较好.对焊距的参数研究表明:胶焊单搭拉剪接头连接区纵向正应力和切应力随焊距减少而分布更均匀,峰值切应力下降,与前人的试验结果一致.     

单搭接胶接接头弹性应力的二维分析方法

提出一种能得到单搭接胶接接头二维弹性应力解析解的的一般分析方法.该方法从纵向正应力沿厚度线性分布的理论假设出发,用完整的几何方程与本构方程,在考虑了被粘物与胶层的剪应力和剥离正应力沿厚度的变化,而且严格满足包括搭接区端头胶层剪应力为零的所有边界条件下,能够准确地预测接头任意点的应力状态,并适用于被粘物/胶层几何和材料属性的任何组合.通过与以往的解析解和有限元分析结果对比表明:不仅胶层平均剪应力最大值发生在距胶层端头很近的位置处,而且平均剥离正应力最大值位置也距离接头端头很近.这与以往绝大多数理论解预测"胶层剪应力和剥离正应力最大值都发生在端头处"的结论不同;该解析解有很好的精度和较广的适用范围.     

BGA器件无铅焊点剪切性能模拟

针对BGA无铅焊点的抗剪切性能问题,基于Anand粘塑性本构方程,利用数值模拟方法研究了试验参数对焊点剪切强度的影响。研究结果表明在不同的剪切速率下,焊点的力学行为是类似的,但是力学响应表现出时间相关性:经过弹性变形阶段、屈服阶段、塑性变形阶段,出现了加工硬化现象,最终在靠近焊球/焊盘界面处断裂失效。在150-350μm/s的剪切速率范围内,随着剪切速率的增加,焊点的剪切力增大了12.6%;当剪切高度在50~200μm范围内变化时,剪切力随着剪切高度的增大降低了2.9%。在高密度细间距焊点的情况下,焊合面积A较小,此时剪切高度对剪切力大小的影响减弱。研究结果证实了在焊点的剪切试验中存在着"尺寸效应",焊点的剪切强度与焊球直径成反比例关系。此方法可为焊点剪切试验的参数优化、焊点强度的快速评估等提供参考。     

电子封装元件的高阶层离散均匀化分析

将均匀化理论应用于具有非完全(单层内)周期性微结构的倒装焊底充胶电子封装元件，建立了高阶逐层离散层板模型，用解析法分析热载荷下结构的温度应力. 计算结果与有限元解的比较表明，该分析模型和方法是有效的，而且比较简便. 算例分析结果显示，胶层厚度、焊点密度、胶与焊点材料的模量比和体积比，对于焊点温度应力有明显影响.     

薄板刚度对点焊接头强度特性影响

本文介绍了三种形状的薄板材料点焊接头试件的拉伸试验及疲劳试验结果,探讨了改变薄板刚度对点焊接头静强度和疲劳寿命的影响。应用断裂力学理论及有限单元法计算焊核周围裂尖各点的应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ、K_Ⅲ及有效应力强度因子K_(φθmax),并用这些力学参数分析了不同刚度点焊接头试件的静强度和疲劳寿命。结果表明有效应力强度因子K_(φθmax)是评价拉剪点焊头疲劳寿命的有效力学参数。     

胶补加筋板应力强度因子及胶层剪应力计算

在铆钉力法的基础上，提出计算胶接修补加筋板结构应力强度因子及胶层剪应力的解析法，对分析胶接修补的加筋板强度具有现实意义．利用影响系数，可以得到筋条、补片及蒙皮位移的表达式，根据位移协调条件，建立联立方程，从而得到胶层剪应力及铆钉力．通过解析式，计算裂纹尖端的应力强度因子，分析补片对结构修补的效果，综合考虑了筋条及补片对应力强度因子的影响．     

基于多弹簧模型的空间梁柱单元(Ⅰ):理论模型

引入多轴应力状态下的塑性应力-应变关系理论,在单元模型中考虑了弹塑性区域剪切变形对单元的弹塑性刚度影响,推导了考虑剪切变形弹塑性刚度影响的多弹簧模型的空间粱柱单元刚度矩阵,为整体钢框架结构的弹塑性动力分析奠定了单元基础.     

板厚、温度和速度对单搭接胶接接头强度的影响

为了探讨单搭接胶接接头结构的破坏机理,采用Hopkinson拉杆实验技术,研究了板厚、温度和速度(试样端部的最大速度)对单搭接胶接接头强度的影响。实验结果表明,板越厚、温度越低、速度越大,接头的强度越大。运用有限元方法分析了胶层的应力分布,通过引入剥离应力对试样强度的影响因子,研究发现板越厚、温度越低、速度越大,剥离应力对接头强度的影响越小。     

细颈倾角对挠性接头力学性能影响分析

为确定某单平衡环挠性接头的最佳细颈倾角,对挠性接头进行了力学性能分析。首先给出了挠性接头的离散动力学模型,然后利用ANSYS仿真分析软件对不同细颈倾角结构的挠性接头进行了抗冲击能力和等刚度的力学性能分析,得出了细颈倾角在30°～60°范围内的冲击响应和等刚度性能。最后结合两种力学性能分析可知:当细颈倾角为44°时,该挠性接头在加速度幅值为40g、脉宽为11ms冲击条件下的轴向最大响应应力为448MPa,径向最大响应应力为584MPa;在该倾角情况下挠性接头由不等刚度造成的g2项误差优于0.06(°)/h。综合两方面的性能指标可最终确定挠性接头的最佳细颈倾角为44°。     

周期激励下单搭接接头强度与振动特性研究

主要研究汽车轻量化粘接结构在周期性振动载荷激励下强度与振动属性的改变。首先,利用实验手段,研究了振动载荷对单搭接接头疲劳特性的影响,分析了疲劳后接头的强度及模态频率的变化;其次,通过仿真分析方法,建立了基于经典双线性内聚力模型(Cohesive Zone Model)的单搭接接头静态及动态仿真模型,对胶接接头的模态频率、振型及加载开裂过程中胶层单元失效扩展进行模拟,与此同时,探讨了疲劳载荷对胶层内聚力模型的弱化效应。最后,利用SEM电镜分析手段,从微观上分析了粘接接头疲劳损伤及断裂机理。