低温烧结纳米银焊膏全寿命棘轮行为的本构描述
材料或者结构在承受非对称循环载荷的过程中,会产生循环非弹性变形累积,这种现象称为材料的棘轮效应。在电子封装领域,由于基体和器件的热膨胀系数和环境温度的不同,会使得连接材料产生棘轮效应。
为了描述低温烧结纳米银焊膏作为连接材料所表现出的全寿命棘轮变形行为,考虑焊膏内部孔洞和裂纹的演化对棘轮变形的影响,本论文提出了温度相关的耦合损伤粘塑性本构模型并进行该模型的有限元实现,描述焊膏的全寿命棘轮行为。选题具有重要理论意义,创新性强,实用应用价值高。
利用欧拉径向后退算法实现OW-AF模型的应力更新,算例验证了欧拉算法对于实现应力更新的高效性和收敛性。在热力学和连续损伤力学框架基础上,得到耦合损伤的本构方程,并引入了Arrhenius温度相关项修正流动率。
在低温烧结纳米银焊膏单轴全寿命棘轮实验数据的基础上,通过棘轮实验中纳米银焊膏弹性模量的衰减,量化其损伤演化率,其可以分为三个阶段:第一阶段为初始瞬态累积阶段;第二阶段为占据大部分寿命的稳定累积阶段;第三阶段为失效前的急剧增大的阶段。从损伤变量数值看,三种加载条件失效前的损伤因子数值为0.35左右。
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