本案例基于ANSYS經(jīng)典界面利用APDL完成了循環(huán)位移載荷下電子元件的界面層裂分析，案例詳盡完整，既包括建模仿真，又包括案例的深度剖析，更增添了試驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)比分析，保證仿真結(jié)果的可行性與可信性！讓初學(xué)者更容易讀懂的案例解析。

   此案例的模型來源于常見的模塑封電子元器件，針對(duì)封裝材料環(huán)氧模塑化合物引腳銅材料的準(zhǔn)靜態(tài)界面裂紋擴(kuò)展。考慮了真實(shí)的封裝過程中的降溫過程，從120攝氏度降到25攝氏度。先進(jìn)行了降溫分析，然后進(jìn)行了相應(yīng)的力學(xué)分析，建立了二維和三維的裂紋擴(kuò)展模型，基于能量釋放率的內(nèi)聚力模型，施加循環(huán)位移載荷，求解得到模型的應(yīng)力和裂紋擴(kuò)展曲線。

   部分命令流如下所示。

TUNIF,TEMP,120

NSEL,S,LOC,Y,, 

BF,ALL,TEMP,25 

ALLSEL,ALL

......

TB,CZM,2,,,CBDE   

TBDATA,1,10,25e-3,20,86e-3,1e-8

......

初始裂紋的設(shè)置采用接觸對(duì)和ESURF命令。

部分模型的裂紋擴(kuò)展圖（以下只是部分模型，針對(duì)模型SD0的）。

裂紋擴(kuò)展完成后獲取了線彈性條件下的模型應(yīng)力分布圖。此圖主要作為確定塑性分析屈服強(qiáng)度的參考數(shù)據(jù)。

提取的部分模型的位移加載點(diǎn)的裂紋擴(kuò)展曲線。此圖考慮了線彈性和彈塑性兩種情況下的裂紋擴(kuò)展曲線，關(guān)于塑性模型的選取可參考附錄的PDF文檔。

以上裂紋能夠擴(kuò)展，關(guān)鍵是要確定好兩點(diǎn)，如何形成初始裂紋和內(nèi)聚力單元，采用的界面材料的斷裂準(zhǔn)則。除了上述裂紋擴(kuò)展的分析外，還獲取了特定裂紋長度下的J積分?jǐn)?shù)值。在計(jì)算J積分是，裂紋尖端的網(wǎng)格劃分比較重要，下面給出了幾種不同軟件劃分的裂紋尖端網(wǎng)格模型。J積分的計(jì)算主要涉及的方法是相互作用積分法。

考慮塑性時(shí)裂紋尖端的塑性應(yīng)變，此應(yīng)變圖可以用來解釋彈塑性條件下J積分計(jì)算的合理性。

此外，還討論了去除內(nèi)聚力以后特定裂紋長度循環(huán)載荷下的裂紋擴(kuò)展曲線（考慮了80個(gè)循環(huán)），如下圖。這里明顯考慮了材料的彈塑性，卸載以后不會(huì)再回到原來的位置，產(chǎn)生了永久的塑性變形。

有關(guān)案例的其余內(nèi)容，筆者在此不再做詳細(xì)的介紹，具體可以參考附錄的PDF文檔。

案例標(biāo)簽：斷裂力學(xué)   擴(kuò)展曲線  J積分 內(nèi)聚力

循環(huán)載荷下電子元件的界面層裂擴(kuò)展 .pdf