多軸加載下焊錫釬料63Sn-37Pb的本構(gòu)描述.pdf

1、在室溫下對焊錫釬料63Sn-37Pb進(jìn)行了單軸、扭轉(zhuǎn)、多軸比例、非比例應(yīng)變控制疲勞試驗(yàn)和單軸、多軸棘輪效應(yīng)試驗(yàn).研究發(fā)現(xiàn),63Sn-37Pb在非比例加載條件下沒有發(fā)生明顯的附加強(qiáng)化.比較相同等效應(yīng)變幅下的比例和非比例加載試驗(yàn),可知非比例加載條件下的峰值應(yīng)力下降速率比比例加載要快得多,非比例路徑下焊料的疲勞壽命縮短為比例載荷下的1/3.通過對材料的棘輪試驗(yàn)可知,63Sn-37Pb在較小的二次應(yīng)力作用下會產(chǎn)生很大的棘輪應(yīng)變,棘輪應(yīng)變累積到很

2、大時(shí)也沒有出現(xiàn)安定的趨勢.加載順序和加載歷史對后續(xù)加載沒有明顯的影響.63Sn-37Pb的棘輪變形具有很強(qiáng)的率相關(guān)性,在10<'-4>/s剪切應(yīng)變率作用下,63Sn-37Pb的軸向棘輪應(yīng)變率是剪切應(yīng)變率為10<'-2>/s加載條件下的5倍左右. 運(yùn)用Euler后退隱式積分法對應(yīng)力進(jìn)行更新,同時(shí)給出率無關(guān)與率相關(guān)本構(gòu)關(guān)系算法流程圖以及算法模量的一般形式.結(jié)合具體算例,有效的驗(yàn)證了數(shù)值算法的準(zhǔn)確性、魯棒性、高效性和穩(wěn)定性.

3、利用三維有限元實(shí)體模型驗(yàn)證了在比例加載與非比例加載條件下焊錫釬料63Sn-37Pb實(shí)心圓試件表面剪應(yīng)力的近似計(jì)算方法.在此基礎(chǔ)上,結(jié)合Ohno-Wang本構(gòu)模型和隱式本構(gòu)積分算法,可以對各種路徑下材料復(fù)雜的非彈性變形行為進(jìn)行有效描述. 考慮到焊錫釬料63Sn-37Pb的疲勞損傷特性,將臨界面上的最大剪應(yīng)變幅與正應(yīng)變幅相加來代替Stolkarts et al.提出的損傷參量,得到KBM-Stolkarts損傷演化方程,它可以很好的

4、解釋共晶錫鉛焊料在非比例加載條件下峰值應(yīng)力下降速率較比例加載要快得多的試驗(yàn)現(xiàn)象.比較試驗(yàn)與預(yù)測結(jié)果可知,與損傷模型相耦合的Ohno-Wang模型可以對各種加載條件下63Sn-37Pb的應(yīng)力應(yīng)變滯環(huán)和峰值應(yīng)力下降曲線進(jìn)行十分準(zhǔn)確的預(yù)測,同時(shí)這種基于微裂紋成核為主導(dǎo)的損傷參量還可以有效的對共晶錫鉛釬料的疲勞壽命進(jìn)行保守預(yù)測. 通過對率相關(guān)AF-OW疊加模型進(jìn)行修正,可以較好的預(yù)測不同應(yīng)力值、剪應(yīng)變幅、加載歷史、加載順序?qū)?3Sn-3