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关键词： 灌封结构   热应力   有限元分析   内聚力模型   高低温实验  

摘要： 随着电子技术和封装行业的飞速发展,电子产品功能的不断完善,对灌封器件性能的要求也日益增加。环氧树脂因其良好的介电性能、力学性能、粘接性能被广泛运用电子灌封行业,但环氧树脂固化后脆性大,耐热冲击能力差,使环氧灌封结构在高低温载荷下因内部热应力集中而出现树脂开裂、界面脱粘等问题,将影响灌封结构的完整性,甚至会引起结构的破坏。目前大多数学者对于封装结构的热应力失效研究主要集中于QFN器件、CSP器件等较为成熟封装结构,有关灌封结构热应力的研究却较为罕见。本文将以环氧灌封结构为研究对象,采用有限元模拟与实验相互验证的方式,开展高低温载荷下两种树脂体系（活性增韧剂改性环氧树脂体系记为体系A,硅微粉填充环氧树脂体系记为体系B）制备的灌封结构热应力研究,对比分析灌封结构的内部失效情况,选出更适合该灌封结构的树脂体系。本文的主要内容如下:（1）制备与测试两种树脂体系浇注体在-40℃75℃下的力学性能,观察力学性能随温度变化的曲线发现,体系B的强度、模量均大于体系A,但泊松比略小于体系A,并分析两树脂体系力学性能差异产生的原因,为有限元模拟计算提供材料参数基础。（2）根据灌封模具设计标准,对灌封模具进行脱模及气密性优化设计,满足灌封模具整体要求。简述灌注过程中的重难点,对树脂脱泡条件、灌注真空度等灌注工艺进行合理设计,解决灌封结构制备过程中气泡残留、漏灌等问题,建立标准的灌封工艺规范。（3）根据灌封结构尺寸及各部分相对位置建立灌封结构热力耦合模型,模拟出两种体系灌封结构在-40℃75℃温度载荷下界面热应力的分布,结果表明:升温阶段,体系A/可伐界面（A界面）与体系B/可伐界面（B界面）处拉伸/剪切应力相当,均在1.40 MPa1.90 MPa范围内;降温阶段,A界面剪切应力达到2.82 MPa是B界面的两倍。根据界面热应力分布情况选择合适的内聚力模型模拟两种体系灌封结构界面脱粘情况,结果表明:当温度达到-40℃时A界面脱粘损伤因子高达0.9506,表示界面已完全脱粘失效;而B界面仅为0.0585,界面较为安全。相较而言,B界面高低温可靠性更好。（4）树脂层热应力仿真计算结果显示,升温阶段两种体系树脂层各处热应力均小于20 MPa,树脂无开裂倾向;当温度下降到-40℃,树脂A集中点处等效应力高达103 MPa接近于树脂极限强度104.42 MPa,表明树脂A有低温开裂的风险。（5）开展环氧灌封结构高低温实验发现,灌封结构A嵌件底部与树脂交界处出现大量裂纹,且界面出现轻微脱粘现象。此外实验结果与模拟仿真结果平均偏差为28.01%,表明有限元计算方法的准确性与可行性。综合仿真与实验结果得出:树脂体系B制备的环氧灌封结构更适用于高低温变化的工况。本文以环氧灌封结构为对象,建立了从原材料性能分析、模具制备及工艺优化、有限元模拟分析、高低温实验验证四个部分对两种树脂体系灌封结构进行热应力失效研究。综合仿真与实验结果,选出高低温载荷下使灌封结构可靠性更高的环氧树脂体系。此外本文的研究思路与方法同样适用于类似灌封结构的设计与制备。

关键词： 渐开线花键   有限元分析   应力集中  

摘要： 根据渐开线花键连接的特点,应用有限元方法,对盾构保险轴渐开线花键连接进行有限元分析,对保险轴花键的等效应力、接触应力及弯曲应力的分布情况进行较为全面的研究。分析结果表明,由于渐开线花键的齿廓方向和齿向方向均存在载荷分布不均,使有限元分析结果的应力集中产生的最大应力大大高于常规的理论计算方法所得出的计算结果。因此为保证盾构花键连接的可靠性,有必要通过齿廓修形和齿向修形降低应力集中,研究结果为齿廓修形和齿向修形提供了指导。

关键词： 封严涂层   切向载荷   应力   有限元  

摘要： 在封严涂层弹性模量试验的基础上,建立封严涂层摩擦有限元模型,对民航发动机铝硅聚苯酯封严涂层的摩擦过程进行有限元分析。分析了摩擦系数、涂层厚度和粘结层厚度等参数对涂层/粘结层/基体系统应力分布的影响。分析结果表明:在切向载荷的作用下,随着摩擦系数的增大,涂层表面、涂层与粘结层的界面以及粘结层和基体界面处的应力峰值均增大;随着涂层厚度的增大,涂层表面及两界面处的应力峰值均减小,但当涂层厚度达到一定程度后,继续增加涂层厚度对降低应力峰值的效果不明显;粘结层厚度在一定范围内的变化对涂层表面和涂层与粘结层界面处的应力变化影响不大,但随着粘结层厚度的减小,粘结层与基体界面处的应力峰值均增大。

关键词： 联轴器   螺栓   循环载荷   有限元  

摘要： 循环载荷作用下联轴器螺栓紧固件的应力状态对联轴器的失效分析具有重要意义。本文采用螺纹精确几何结构建模方法以及商用有限元软件ANSYS对联轴器的螺栓螺纹进行了有限元建模,对螺栓循环载荷作用下的自松弛进行了分析,并进一步分析了循环载荷作用下的螺栓头接触面应力分布及变化情况,通过试验进行对比验证。本文研究揭示了螺栓自松弛的原因及机理,为深入研究联轴器螺纹螺栓的预紧可靠性提供了参考。

关键词： V带   传动系统   可靠性   养护压路机  

摘要： 为了提高轻型养护压路机V带传动系统的可靠性,从V带传动可靠性设计准则出发,设计了某小型养护机械V带传动系统。对压路机实际使用中存在的皮带易脱落、磨损不正常等V带传动系统故障的原因进行了分析,在此基础上以提高V带传动能力为改进目标对系统进行了优化设计,结果表明提升V带传动的能力对提高以间歇工作为主的V带传动系统的可靠性有良好的效果。

关键词： 有限元分析   牙种植体   下颌骨   颌   无牙  

摘要： 目的 通过三维有限元方法分析动态载荷下下颌牙列缺失患者前牙区种植体植入位置对种植体及周围骨应力的影响,为种植临床提供参考.方法 利用1例山西医科大学第一医院口腔科拍摄的下颌牙列缺失患者的锥形束CT数据,通过Mimics17.0、UG NX8.5软件构建3种三维实体模型：2枚近中种植体分别垂直分布于下颌骨双侧中切牙、侧切牙和尖牙区（分别命名为中切牙区、侧切牙区和尖牙区模型）,3种模型的2枚远中种植体均为30＆#176;倾斜植于下颌双侧第二前磨牙区（距颏孔近中5 mm）.利用Abaqus6.12软件对模型进行动态加载,设定150 N为工作侧后牙载荷,模拟咀嚼周期为0.875 s,第1阶段：0.000 s至0.130 s,下颌向下、向外（即向工作侧移动）,下颌牙与对牙无接触;第2阶段：0.130 s至0.150 s,下颌向上,工作侧同名牙牙尖相对,加载位置为下颌后牙颊尖、舌尖;第3阶段：0.150 s至0.260 s,下颌后牙颊尖颊斜面沿对牙颊尖舌斜面滑行,加载力由颊侧斜向舌侧,与牙体长轴呈45＆#176;加载于下颌后牙颊尖颊斜面;第4阶段：0.260 s至0.300 s,下颌后牙颊尖舌斜面沿对牙舌尖颊斜面滑行,约至牙尖一半长度处分离,加载力由舌侧斜向颊侧,与牙体长轴呈45＆#176;加载于下颌后牙颊尖舌斜面;第5阶段：0.300 s至0.875 s,卸载阶段,下颌后牙与对牙分离,回归至牙尖交错位.加载位置随咀嚼周期变化.观察3种模型不同加载阶段种植体及周围骨组织应力分布情况.结果 在咀嚼周期的第2-4阶段,3种模型的远中种植体应力均大于近中种植体,且颈部应力最大,向根尖应力逐渐减小;远中种植体周围骨组织应力大于近中种植体周围骨组织,且远中种植体远中骨组织应力大于近中;应力值均表现为逐渐增大,加载第4阶段达峰值.侧切牙区模型远中种植体周围骨组织应力最小,远中骨皮质应力峰值为58.7 MPa,尖牙区模型远中种植体周围骨组织应力组织最大,远中骨皮质应力峰值为135.6 Mpa.结论 下颌牙列缺失患者近中种植体植于侧切牙区时,有利于种植体的应力分散.

关键词： 燃气轮机叶片   等效离心载荷   疲劳试验   动应力谱   拟合函数  

摘要： 针对重型燃气轮机叶片疲劳寿命研究的需要,通过设计和搭建的全尺寸叶片疲劳试验装置,模拟离心载荷工况下的低周疲劳试验,开展离心载荷下叶片应力分布和疲劳寿命预测的研究。该全尺寸叶片疲劳试验装置能够模拟低周疲劳中的等效离心载荷工况,为叶片试验提供必要的条件和手段。同时,对叶片进行网格划分和有限元仿真计算后,得到叶片Von mises应力分布结果,发现叶身应力最大处位于中部偏下边缘薄壁侧。然后将有限元仿真及应力试验相结合,提出叶片疲劳试验的离心载荷等效方法。在此基础上完成叶片的动应力试验,获得应力时间历程数据,并且给出离心载荷应力谱。结果表明,叶身中部边缘的应力水平最高,动应力谱幅值与频数概率的分布服从6阶麦克劳林拟合函数,用等效离心载荷疲劳寿命进行叶片寿命预测的结果是偏安全的,该结论可作为优化设计和试验研究的参考依据。

关键词： 低频振动载荷   固体发动机   应力应变场   CZM界面单元模型  

摘要： 针对固体发动机在低频振动载荷作用下的影响分析,采用分布式环境监测系统对发动机实际承受外在环境载荷进行监测,获得了环境实测载荷数据;建立了固体发动机整体模型,对双材料界面采用CZM界面单元模型,在实测载荷的基础上对固体发动机进行了数值模拟,得到了发动机粘接界面层和装药内部的应力应变场分布。结果表明了固体发动机粘接界面层的应力集中点在人工脱粘层与粘接界面的交界处,其最大应力、应变数值为maxσ=172.3KPak Pa、maxε=0.0573;发动机装药内部的应力集中位置在装药内槽中部的星角位置,其最大应力、应变数值为maxσ=96.35KPak Pa、maxε=0.0237。

关键词： 温湿度应力   疲劳载荷   汽车板簧   试验方法  

摘要： 很多试验件在实际使用工况中不但有复杂的机械冲击、交变疲劳载荷,还会受到温度、湿度的影响。对应于大型试验件,一般的疲劳试验机无法满足其尺寸要求,尤其是配合温度湿度环境。本试验方法,将液压伺服系统和环境箱结合到一起,不需要专门的集成定制,其优势在于:能满足中大型的试验件,可以根据实际需要增加不同的环境工况,并且能自由的实现特定的结构动作。本文以汽车板簧为例,作者通过汽车板簧在温湿度应力下的疲劳载荷试验来说明一种试验方法。

关键词： 增压   蒙皮   窗周   细节应力分布  

摘要： 为了获取增压载荷作用下机身蒙皮疲劳分析部位较为精确的应力分布,结合某机型机身等直段结构,采用NASTRAN有限元分析软件,在总体有限元模型基础上,对局部区域进行网格细化,建立了细节有限元模型,给出了窗周区域载荷施加的简化处理方法,获得了机身典型壁板区域以及窗周区域蒙皮应力分布规律,并将典型壁板区域某截面细节有限元模型分析结果与试验测试结果进行了比较,结果表明,两者数据吻合较好。最后,提出一种用于疲劳强度分析的蒙皮细节应力分布获取方法,采用该方法能够类比获取同一机型同类结构蒙皮细节应力分布。