粘弹性界面端奇异场及在热疲劳中的应用

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:undercall
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
粘弹性结合材料在工程中有着广泛的应用,如电子封装结构、树脂基复合材料等。粘弹性结合材料的破坏通常起始于结合部位及其附近;同时,粘弹性材料本构的率相关性使得粘弹性界面端奇异场与时间相关,这超越了传统弹塑性界面力学的范围。为了建立粘弹性结合材料的破坏准则及评价方法,必须对粘弹性界面端奇异场进行深入的研究。  本文的创新研究内容主要包括以下几个方面:  利用近似逆变换,率先得到一般的线性粘弹性界面端奇异场,并讨论了相关参数的影响。在粘弹性-弹性对应原理前提下,根据边界条件建立变换域内线性粘弹性界面端的一般特征值超越方程。通过计算可知,应力奇异指数出现从一对共轭复数值到两个不同实数值的变化,且随时间变化最终趋于稳定值。粘弹性材料的衰减时间控制奇异指数到稳定值所需时间;而粘弹性材料的模量比、界面端结合角度和应力状态不仅影响稳定值的出现时间,同时也决定了稳定值的大小。  通过数值分析正弦载荷作用下的线性粘弹性直角界面端,首次发现直角界面端的振荡奇异性。由于应力奇异指数从实数到复数的变化,使得角函数不仅随时间变化而且与到奇异点距离也相关。而奇异指数和模态比均与外载荷无关。  通过理论推导和数值求解定解方程发现幂蠕变材料中V型缺口前端奇异场变化规律。应力奇异指数稳态值随V型开口角度的减小而增大,但随幂蠕变指数的增大却减小。同时给出奇异指数和角函数随时间的变化趋势。  应用位移速率匹配法,率先得到幂蠕变指数不同时界面端的奇异场。结合协调方程和简化后边界条件,然后通过C积分补充微分方程定解条件。通过计算可知,平面应变状态下应力奇异指数随结合角度的减小而减小,且角度小于45度时应力无奇异性。同时讨论了位移速率匹配法的适用范围。最后给出相同幂蠕变指数界面端的求解方法。  结合芯片热疲劳寿命实验结果和数值分析得到的芯片中界面端奇异参数,建立以奇异参数为变量的新疲劳寿命公式。通过芯片的管压降测量和微观结构的扫描电镜观测确定基于工程应用和结构完整性的芯片热疲劳寿命,即裂纹萌生寿命。有限元分析相同热疲劳实验环境下的芯片界面端,可得到界面端的应力和应变奇异场。以Coffin-Manson低周疲劳公式形式应用损伤累积方法提出新的热疲劳寿命公式,其预测结果与实验结果相符。
其他文献
电网的安全稳定这一课题在电力系统运行研究中一直占有重要位置,市县一级的地区电网由于容量相对较小、电压等级相对较低,而且是省级电网的下一级系统,因而它的安全稳定性并不像
本文通过对荣华二采区10
期刊
近年来,随着新型电力负荷迅速发展以及电力用户对电能质量要求不断提高,电能质量越来越成为供用电双方共同关心的问题。为了电力系统的安全运行、电力用户的安全用电、满足各种
近年来,随着能源领域对环保节能及能源可持续发展的日益重视,光伏并网发电作为新能源发电的一种重要形式得到快速发展,装机容量逐年增加。光伏并网发电不仅清洁、可再生、安全可