SMT-PGA封装焊点热疲劳寿命预计模型研究

目的研究SMT-PGA封装焊点热疲劳寿命预计模型。方法运用Engelmaier模型预测SMT-PGA封装焊点的热疲劳寿命,并将Engelmaier模型计算结果与美国马里兰大学CALCE PWA寿命评估软件仿真结果作对比。结果模型计算结果与马里兰大学寿命评估软件仿真结果存在较大差异。结论表明Engelmaier模型中的工程因子F并不是一个固定常数,而是受封装最低稳态温度的影响。     

核电厂热疲劳监测系统开发与应用

核电厂实际运行瞬态的参数往往比设计条件更加复杂,设计中未能充分考虑的热分层和热冲击等,已引起了国际上压水堆核电厂一回路管道多起泄漏失效事件.针对设计中无法精确考虑的瞬态,主要通过增加额外的局部测点,实现部件疲劳寿命的精确评估(国内在此方面还处于起步阶段).自主开发了一回路管道热疲劳监测系统(TECMAN系统),并在我国...     

铝型材挤压模具的失效分析

根据铝型材挤压模具的服役条件,采用宏观与微观相结合的分析方法,分析现场挤压模具的失效形式、失效性质和失效原因,并提出了提高模具使用寿命的一些措施.     

马氏体沉淀硬化不锈钢泵轴的疲劳断裂失效分析

为查找高压除焦水泵泵轴的失效原因,用EDS(X射线能谱分析仪)和合金成分分析仪检测了泵轴材质的化学成分,用扫描电镜观察了材质显微结构,用光学显微镜观察了材质金相组织,用显微硬度仪检测了材质显微硬度,用拉伸强度试验机测定了材质常温拉伸强度,用滴定管和pH计分析了泵内流体介质的氯离子浓度及pH;此外,还进行了泵轴的断口形貌分析、应力计算和有限元分析。分析结果表明,泵轴表面局部存在冶炼夹杂物,造成材质不均匀而诱发裂纹源。该裂纹源在循环载荷作用下发生扩展,最终导致泵轴失效断裂。     

冷却剂参数对铣槽喷管低周疲劳寿命的影响

采用有限体积流固耦合计算方法、非线性有限元热结构耦合分析方法和局部应变法研究大面积比铣槽喷管三维再生冷却槽道在循环工作条件下的热结构变形与低周疲劳寿命,并对比分析了冷却剂质量流量与入口温度对铣槽喷管疲劳使用寿命的影响。计算结果表明,铣槽喷管热结构响应呈现复杂的三维效应,应变较大位置主要分布在与肋连接的内衬区域,喷管中部的残余应变量最大;冷却槽道低周疲劳寿命分布和热结构响应基本一致,最小寿命位于喷管中部与肋相连的内衬区域燃气侧;随冷却剂质量流量增加,铣槽喷管低周疲劳寿命不断提高;随冷却剂入口温度增加喷管尾部低周疲劳寿命值不断降低,而喷管中前部的低周疲劳寿命值却不断提高,当冷却剂入口温度为280K左右时,本文的铣槽喷管总体使用寿命达到最大。      

热介质锅炉盘管失效原因分析及改进

热介质锅炉是海上原油生产设施的关键设备之一,作为海上采油平台以及FPSO原油处理过程中提供热量的唯一来源,锅炉经过长时间运行,管壁出现污垢,结焦问题,影响盘管热传递以及锅炉燃烧运转状态不佳,从而易导致盘管长时间处于过热状态,使得盘管过早的劣化破裂,下面将全面分析造成曹妃甸11-2FPSO热介质锅炉盘管破裂失效的各种原因,并有针对性的提出和制定整改措施,并对整改结果进行分析论证,以达到热介质锅炉的正常稳定运行的目的。     

热电池失效分析及等效加速贮存试验技术

目的 建立基于实测环境载荷的热电池等效加速贮存试验技术,掌握其在环境载荷作用下的性能退化规律。方法 在分析热电池组成和所受环境载荷情况的基础上,分析热电池的主要失效模式,设计基于实测环境数据的等效加速贮存试验,开展热电池等效加速贮存试验,分析热电池性能和热图像的变化情况,利用粒子滤波算法对电池剩余电容量进行预测。结果 随加速循环次数（时间）的增加,热电池的电容量下降。热图像表明,热电池经过等效加速贮存试验后,其放电过程表面温度要高于初始放电表面温度。粒子滤波算法能够有效模拟电容量的退化过程,电池剩余电容量预测结果与试验结果误差在10%以内。结论 等效加速贮存试验得到了热电池的性能退化规律,从而为热电池的贮存试验提供一种解决方案。     

高温环境下薄壁结构声疲劳失效验证技术研究

目的针对高温环境下薄壁结构声疲劳失效问题,研究分析薄壁结构在高温环境下的声疲劳失效特征,验证薄壁结构热声响应计算方法与疲劳寿命预估模型的有效性。方法较系统地阐述高温环境下薄壁结构声疲劳失效试验验证技术,重点总结热声疲劳试验环境建立与加载、高温环境下噪声测试、高温环境下动态响应测试和疲劳破坏寿命测试方法,并通过具体案例说明工程中试验验证方法的有效性。结果试验件在仿真计算与试验中的破坏位置一致,响应频率吻合较好,应力水平一致,疲劳寿命量级相当。结论薄壁结构热声响应计算方法与疲劳寿命预估模型的有效性高。     

形状参数选值对细节疲劳额定强度的影响

针对细节疲劳额定强度(DFR)的威布尔分布统计理论所涉及的形状参数α选值问题,提出了基于随机数学的DFR-α模型。基于该模型,对比了选用波音许用α值与国产材料实测α值获得的DFR计算误差。结果表明:若直接使用波音α设计许用值,国产铝合金材料DFR计算相对误差在5%以内,国产钛合金DFR计算相对误差在10%以内;σ_b≤1700 MPa的国产钢,DFR计算相对误差在5%以内。     

参数对2A12铝合金微动疲劳局部塑性影响分析

目的研究局部塑性对微动疲劳的影响。方法建立2A12铝合金圆柱/平面微动疲劳有限元模型,考虑塑性作用进行有限元分析,研究微动疲劳参数对局部塑性的影响。结果局部塑性变形发生在试件表面或次表面,最大等效塑性变形随着微动垫半径的减小而增大。随着轴向应力的增加,最大切向应力增加;随着摩擦系数的增加,剪应力的最大值急剧增加,粘着区增加,滑移区减小,但摩擦系数对整个接触区的大小没有影响。结论微动疲劳参数对局部塑性有一定的影响。     

无铅焊点可靠性及验证试验

针对无铅器件在军品中应用的现状,结合国内外焊点可靠性研究模式,从影响无铅焊点可靠性因素、焊点失效模式、焊点可靠性试验等方面,阐述了无铅焊点可靠性的概念、研究试验方法和相关内容,为后续无铅焊点试验和工艺参数探索奠定了基础,并且利于不同试验的横向比较。     

超声冲击处理改善X80管线钢环焊缝接头疲劳性能研究

目的 验证超声冲击处理(UIT)对X80钢管环缝焊接接头疲劳性能的延寿效果。方法 分别开展X80管线钢GMAW自动焊环缝超声冲击前后的疲劳试验,根据国际焊接学会(IIW)的规范处理试验数据,并对结果进行对比。结果 稳定地控制管道内壁焊根区域的显微未熔合等焊接缺陷,是保证X80管线钢环焊缝具有优异抗疲劳性能的关键延寿途径之一。采用最大应力固定为屈服强度+全厚度小尺寸试件的焊接接头疲劳试验方法能够替代足尺寸或全尺寸焊接结构疲劳试验,也适用于评价超声冲击处理焊接接头的疲劳性能。在严格控制错边量的前提下,X80管线钢GMAW环缝可以达到BS7608 D级设计曲线要求。结论 超声冲击处理可以显著提高X80管线钢环缝接头的疲劳性能,大约延长疲劳寿命4~10倍左右。     

焊料在NaCl溶液中重金属元素的浸出行为

电子垃圾填埋时重金属元素的浸出会造成环境和地下水的污染,进而危害人类的健康。文章以Sn-0.75Cu、Sn-3.5Ag-0.75Cu和Sn-37Pb焊料合金及接头作为对象,研究了它们在3.5%NaCl溶液中重金属元素的浸出行为。结果表明,3种焊料合金浸出后Sn的浸出量差别不大,而3种钎焊接头Sn的浸出量却高出焊料合金中浸出量的1个数量级,并且无铅钎焊接头中Sn的浸出量高于Sn-37Pb钎焊接头;焊料合金中Ag、Cu的浸出量较少,Pb的浸出量较高,而钎焊接头中Ag、Cu及Pb的浸出量均高于焊料合金。焊料合金在NaCl溶液中浸出后表面生成的腐蚀产物较少,而钎焊接头浸出后表面生成的腐蚀产物却很多,其产物主要是由SnCl2、Sn(4OH)6Cl2和PbC(lOH)相组成。     

基于损伤检测的腐蚀疲劳寿命预测概率模型

建立了飞机结构腐蚀疲劳寿命预测的4阶段概率模型,结合腐蚀疲劳损伤检测结果,通过检测的灵敏度和准确度2个随机变量来描述检测技术的可靠性;建立了检测后的修正腐蚀疲劳寿命预测概率模型,通过对比分析修正前后的腐蚀疲劳寿命分布,得出腐蚀损伤尺寸的检测结果。对腐蚀疲劳寿命的评估影响很大,并且检测技术越可靠,寿命评估越准确。     

锂离子电池热特性参数测量方法研究

目的针对深海等极端环境下载人潜水器锂离子动力电池热管理问题,对10 Ah三元镍钴锰锂离子电池展开热特性参数测量方法研究,为锂离子电池热管理建模提供理论依据。方法首先利用精密测量仪器并结合传热学原理对电池导热系数进行计算,其次基于电池温度与环境温度跟随的控制策略搭建高精度的绝热实验箱。绝热环境下,电池的实际产热将会完全转化为自身的内能,与外界之间没有热量交换。在绝热实验箱中利用脉冲测试方法辨识三元镍钴锰锂离子电池的比热容。结果热物性参数测量结果具有较高准确性,带入热模型中的温度计算结果与实际温度测量结果绝对误差不超过0.5℃,平均相对误差为0.0184。结论基于实验方法得到的电池热特性参数能够反映锂离子电池的热状态,测量结果与实际值误差在可接受范围之内。     

一种适用于不同航天器电子产品的热循环试验的循环次数确定方法

目的给不同航天器电子设备提供合适的常压热循环试验条件,使其在不同的循环次数和温度范围下获得相等的应力筛选,提出一种定制化的热循环次数的确定方法。方法基于热疲劳理论,分析典型航天器热致故障机理,并综合考虑航天器设计、材料、工艺的特点以及历史故障数据分布的影响,引入综合疲劳加速指数和故障沉淀率,形成航天器综合疲劳寿命等效等式。最后以某航天器典型电子设备为例,给出该方法所确定的试验条件。结果该方法能降低航天器欠试验或过试验的风险。     

热障涂层对DD6单晶高温合金高周疲劳性能的影响

目的研究电子束物理气相沉积热障涂层对单晶高温合金高周疲劳性能的影响,为热障涂层在涡轮叶片上的应用提供技术支持。方法采用真空电弧镀和电子束物理气相沉积工艺制备YSZ热障涂层,进行900℃条件下高周疲劳性能测试,采用扫描电镜对测试后的试样表面、断口形貌进行观察与分析。结果在900℃、380 MPa条件下,带涂层的DD6单晶试棒循环次数(Nf)超过了107,420 MPa条件下超过了106。通过对DD6单晶试棒断口分析,失效后的带涂层试棒仍以DD6单晶常见滑移解离形式发生破坏。结论高周疲劳性能测试条件下,带YSZ热障涂层的试棒中粘结层率先产生垂直微裂纹,但是裂纹扩展延伸中发生氧化钝化,之后DD6基体沿正常的滑移方向从表面向内部疲劳扩展,带涂层的试棒疲劳裂纹并非由涂层微裂纹直接扩展形成,热障涂层对DD6单晶高温合金高周疲劳性能影响较小。     

残余应力对焊接角接头裂纹扩展性能的影响分析

目的 分析焊接残余应力对角接接头裂纹扩展特性的影响。方法 基于热弹塑性力学法,建立角接头的有限元模型,计算焊接温度场,并采用热机耦合方法计算焊接残余应力。采用断裂力学方法,分析计算焊趾部位的应力强度因子和裂纹扩展寿命,并对比分析残余应力对裂纹扩展的影响。结果 计算得到焊缝的残余应力达到了材料屈服极限,呈拉伸应力状态,其Von Mises应力值为345 MPa。在应力为200 MPa以内,考虑残余应力的前提下,分别使用文献试验得到的数据和IIW标准中的数据作为裂纹扩展参数,应力比R=–1时的裂纹扩展寿命分别为2.61×10⁶和6.84×10⁵次循环;在应力比R=0时的裂纹扩展寿命分别为1.16×10⁵和2.90×10⁴次循环。结论 残余应力会加速裂纹扩展。采用控制变量法,将应力范围设定为常值,当应力比R<0时,残余应力扩大了应力强度因子的范围;在应力比R>0时,残余应力一方面会增大最大应力强度因子,使其接近材料的断裂韧度,同时拉伸残余也提高了平均应力强度因子或者提高了应力比R,在这种情况下,残余应力均会加速裂纹的扩展速度。随着裂纹长度的增加,残余应力对裂纹扩展速率的影响会增大。外载荷和残余应力共同对裂纹扩展产生影响,应力比R和残余应力对裂纹扩展的影响机制相同,在焊接结构寿命评估时,需要综合考虑这2个影响因素。