SnPb釬料本構(gòu)方程的建立與SMT焊點壽命預(yù)測.pdf

1、有限元數(shù)值模擬是進行服役環(huán)境溫度循環(huán)載荷下SMT焊點應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)分析以及壽命預(yù)測的最有效方法之一。其中，釬料本構(gòu)模式和壽命預(yù)測方法的選取直接決定著模擬結(jié)果的準確性，具有重要的理論研究價值。本文綜合考慮釬料的應(yīng)變硬化、蠕變變形和高溫軟化等特征，建立釬料的粘混合硬化本構(gòu)關(guān)系，研究熱循環(huán)加載下焊點內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變場演變規(guī)律并進行壽命預(yù)測。
　　首先，采用混合硬化本構(gòu)關(guān)系綜合描述熱循環(huán)加載下釬料的各向強化特征和循環(huán)加載的包申格效應(yīng)，建立釬料的

2、基于冪指數(shù)硬化模型的等向硬化增量本構(gòu)關(guān)系和基于Ziegler雙線性硬化模型的隨動硬化增量本構(gòu)關(guān)系，并利用MARC二次開發(fā)接口和Fortran語言開發(fā)用戶子程序，實現(xiàn)了等向、隨動、混合硬化三種本構(gòu)關(guān)系的有限元計算。同時基于釬料的Darveaux蠕變方程，開發(fā)用戶子程序定義釬料的粘性性質(zhì)，得到了蠕變問題的有限元求解過程。
　　其次，在Darveaux焊點壽命預(yù)測模型的基礎(chǔ)上，選取焊點整體的平均應(yīng)變能密度作為主控力學參量對SMT焊點進行

3、壽命預(yù)測，考慮了微小焊點的高約束度及網(wǎng)格密度對應(yīng)力應(yīng)變場的影響，利用二次開發(fā)接口提取單元應(yīng)變能密度、單元體積等信息。
　　最后，研究釬料本構(gòu)關(guān)系的選取及焊點形態(tài)對焊點力學行為和疲勞壽命的影響。焊點力學行為的模擬結(jié)果表明，元件與基板間隙高度處的焊根內(nèi)側(cè)產(chǎn)生應(yīng)力集中，是焊點的薄弱部位；焊點內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變分布具有溫度歷史相關(guān)性，但應(yīng)變能密度分布基本不隨時間變化，將其作為主控力學參量判斷裂紋萌生及擴展位置具有代表意義。
　　焊點壽命預(yù)