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基于蒙特卡罗法和有限元法分析封装焊点中微孔洞对应力的影响

徐庆锋 , 徐颖 , 温卫东

机械工程材料

将蒙特卡罗法和有限元方法用于分析球珊阵列封装(BGA封装)焊点中微孔洞缺陷对焊点应力的影响。先用X射线断层扫描方法测定焊点中孔洞大小及其分布规律,然后利用Abaqus有限元分析软件建立BGA封装有限元模型,采用Anand本构方程描述焊点的应力应变响应,分析BGA封装焊点应力分布情况;并针对关键焊点即应力最大的焊点,建立了合孔洞大小和位置呈随机分布的焊点参数化有限元模型,结合试验结果,分析了孔洞直径和位置对焊点应力分布的影响。结果表明:微孔洞直径越小,越接近于焊点的表面,焊点中的应力越大。

关键词: BGA封装 , 微孔洞 , 有限元 , 应力分布

AZ31镁合金中绝热剪切带的组织演变规律

毛萍莉 , 刘超 , 刘正 , 席通 , 董阳

稀有金属材料与工程

为了深入了解镁合金绝热剪切带与裂纹的关系,进而揭示镁合金在高速冲击载荷作用下局部变形绝热剪切的组织演变规律,采用分离式Hopkinson压杆对AZ31镁合金的帽状式样进行冲击压缩实验,而后利用光学显微镜,扫描电镜和维氏硬度计分别对冲击后的AZ31试样进行分析.结果表明,绝热剪切带形成于最大剪应力方向,随着冲击载荷的不断增加,沿着切应力方向上的微孔洞和微裂纹不断长大,直至彼此相互连接成裂纹,最终导致材料的断裂.经对剪切带及周围组织维氏硬度的测量发现,剪切带内细小晶粒区的硬度明显高于周围组织.

关键词: 分离式Hopkinson压杆 , 高应变速率 , 绝热剪切带 , 微孔洞 , 裂纹

不同组织状态TC4合金靶材损伤行为的研究

张宝友 , 甄良 , 李国爱 , 林琛

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2004.05.010

采用直径为4 mm的GCr15钢珠作为弹丸对两种不同组织状态的TC4合金进行撞击试验,撞击速度为1.5 km/s;观察撞击后不同厚度靶材的宏观损伤及微观损伤行为.结果表明:靶材的组织状态对靶材的宏观损伤行为有很大的影响;时效处理态的组织具有更高的绝热剪切敏感性,在中厚靶发生了绝热冲塞;退火态中厚靶的背面则发生了凸起.各种靶材的微观损伤形式基本相同,在弹坑附近出现了大量的绝热剪切带;微孔洞在绝热剪切带内形核、长大并连结成为裂纹.

关键词: 高速撞击 , 绝热剪切带 , 绝热冲塞 , 微孔洞

动态拉伸条件下TWIP钢的断裂机制

熊荣刚 , 符仁钰 , 苏钰 , 李麟

上海金属 doi:10.3969/j.issn.1001-7208.2008.05.003

采用SEM检测了TWIP钢动态拉伸后的组织形态.结果发现,TWIP钢具有典型的延性断裂断口特征,其变形和断裂过程为微孔洞的形核、长大和聚合.含有第二相的TWIP钢的断裂机制为:第二相和奥氏体相界面聚合力的减弱或第二相本身加工硬化导致的开裂促使微孔形核,形变过程中产生的应力集中使微孔长大、聚合直至发生断裂.全奥氏体的TWIP钢的断裂机制为:形变过程中位错的运动受孪晶界的阻碍,形变孪晶与位错的交互作用使微孔形核于孪晶界处,应力集中使微孔长大、聚合直至材料发生断裂.

关键词: 孪晶诱发塑性钢 , 动态拉伸 , 微孔洞 , 断裂机制

动态条件下 Fe-24Mn-0.5C孪晶诱发塑性钢的断裂机制

周小芬 , 符仁钰 , 苏钰 , 李麟

机械工程材料

对Fe-24Mn-0.5C孪晶诱发塑性钢进行了动态冲击拉伸试验,并采用扫描电镜、透射电镜等研究了该钢的断裂机制.结果表明:试验钢的抗拉强度为1100 MPa,断后伸长率为50%;试验钢表现为典型的韧性断裂特征,断口主要由呈阶梯状的韧窝组成;其断裂机制为变形过程中塞积在晶界和孪晶界处的大量位错促使孔洞及裂纹的产生,继续变形则发生断裂.

关键词: 孪晶诱发塑性钢 , 动态拉伸 , 微孔洞 , 断裂机制

从微孔洞起始的热冲击裂纹的数值研究--Ⅰ: 热应力分析

贺鹏飞 , 李京剑 , Yuan C , Stern R , Clegg W J

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2002.05.015

陶瓷材料在热冲击荷载作用下的典型破坏模式是裂纹的起始和扩展.当高温的材料或构件突然处于低温环境时,裂纹将由材料或构件的表面开始产生和发展.因此,材料表面及其表面附近的材料微结构对裂纹的起始有着非常重要的影响.实验表明:某些具有微孔洞结构的陶瓷材料比相应的密实材料的抗热冲击性能有所提高,但相关的机制目前还没有得到定量的解释.本文作者利用商业有限元软件ABAQUS,分析了受热冲击表面上的开口微孔洞、处于表面附近的闭口微孔洞周围的热应力场,以及微孔洞的大小、微孔洞与表面的距离对热应力场的影响,其目的是为进一步分析裂纹的起始和扩展做准备.数值结果表明:一般情况下,闭口微孔洞引起的应力集中比开口微孔洞引起的应力集中更为严重,特别当闭口微孔洞与表面之间的距离很小时,和没有微孔洞情况相比,闭口微孔洞引起的最大的应力集中系数超过6.

关键词: 陶瓷 , 微孔洞 , 热应力 , 数值分析

从微孔洞起始的热冲击裂纹的数值研究--Ⅱ:能量释放率分析

贺鹏飞 , 李京剑 , Yuan C , Stern R , Clegg W J

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2002.05.016

利用商业的有限元软件ABAQUS,分析了具有微孔洞结构氧化铝陶瓷材料在受到热冲击作用下,从处于材料表面上的开口微孔洞以及临近材料表面的闭口微孔洞的底部起始的裂纹扩展.结果表明:对于从开口微孔洞和闭口微孔洞底部起始的裂纹,其能量释放率随冷却时间的变化规律类似,即随冷却时间t由零开始增加,能量释放率也由零开始快速增大,在冷却时间大约为t=0.1 s时,达到其最大值,随后开始降低.另外对于从开口微孔洞底部起始的裂纹,结果发现裂纹的能量释放率随裂纹长度的增加、微孔洞半径的增加而增加,而对于从闭口微孔洞底部起始的裂纹,其能量释放率随裂纹长度的增加、微孔洞半径的增加、以及微孔洞与材料受热冲击面距离的增加而增加.以开口微孔洞底部起始的裂纹为例,研究了裂纹与临近微孔洞之间的作用,发现临近微孔洞的存在可以明显减小裂纹的能量释放率.这些结果对于从材料的微结构角度设计材料的抗热冲击性能有参考价值.

关键词: 裂纹 , 热冲击 , 能量释放率 , 微孔洞

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