焊點疲勞的案例
基于optistruct+ncode的ACM實體單元焊點疲勞分析 ￥25
本案例將詳細展示如何在nCode疲勞軟件中模擬ACM體單元焊點疲勞壽命的全過程。靜力學分析及建模是在optistruct中完成，ACM焊點疲勞分析是在ncode中完成。
ACM體單元是一種面域連接單元，為Nastran、Optistruct等有限元軟件特有的單元類型，本例通過完整的過程，演示ACM體單元焊點的疲勞計算步驟。所涉及軟件為：
Hypermesh：建立有限元模型
Optistruct：進行靜力計算
nCode：進行焊點疲勞計算
創建ACM體單元。使用spot功能創建ACM體單元，具體步驟為：1D-connector-spot：
1）location處，根據需要選擇ACM體單元焊點位置，一般用node
2）connect what 處，comp選擇焊點連接的兩個組件，本例為shell-1和shell-2；tolerance為連接容差，需設置為大于等于上下平板的間隙，但是不能大太多，以免誤連接。本例板間距10mm。
3）type處選擇ACM體單元的創建形式，推薦選用ACM（shell gap）；
4）diameter為ACM體單元直徑，焊核六面體單元大小，可根據實際焊點大小或者企業數據設置。
ncode中焊點疲勞計算過程
打開ncode，創建圖示的工作流程FEinput+SpotweldAnalysis+FEdisplay。
本案例模型及相關操作見附件、收費內容部分，凡購買本案例的朋友，結合附件中的模型及相關操作說明在仿真操作上還有什么疑問，請與我溝通交流。
展開 nCode焊點疲勞計算實例拆解
本案例將詳細展示如何在nCode疲勞軟件中計算ACM體單元焊點疲勞壽命的全過程。ACM體單元為中間一個六面體單元，上下通過RBE3單元與薄板連接。
1、 nCode的焊點疲勞是什么？
nCode的焊點疲勞，是在Nastran軟件基礎上，采用Cbar單元連接兩塊薄板模擬焊點，通過提取Cbar單元的力和力矩，及焊點周圍的shell單元的結構應力，通過給定焊核的SN曲線進行計算其疲勞壽命。
但是采用cbar單元模擬焊點，對建模要求比較高，主要表現在：
l cbar單元需要與薄板相互垂直，這樣就會導致薄板單元的節點需要人為控制以保證與垂直的cbar一一對應，這在大型模型中幾乎很難實現。
l cbar單元需要有足夠的剛度，以保證結果對剛度不敏感；
因此，特別是基于第1條，越來越多的模型中采用節點不用一一對應的ACM體單元來模擬焊點。ACM體單元是一種面域連接單元，為Nastran、Optistruct等有限元軟件特有的單元類型，本例通過完整的過程，演示ACM體單元焊點的疲勞計算步驟。所涉及軟件為：
n Hypermesh：建立有限元模型
n Nastran：進行靜力計算
n nCode：進行焊點疲勞計算
2、 ACM體單元焊點前處理
選用hm的Nastran或optistruct面板進行前處理設置（二者在該問題上設置一致）。在hm中建立兩個平板組，分別命名為shell-1，shell-2，任意劃分網格，賦予材料屬性和厚度屬性。
創建ACM體單元。
展開 利用nCode計算ACM體單元焊點疲勞案例
ACM體單元焊點疲勞案例詳解
1、背景介紹
本案例將詳細展示如何在nCode疲勞軟件中計算ACM體單元焊點疲勞壽命的全過程。ACM體單元為中間一個六面體單元，上下通過RBE3單元與薄板連接。
nCode的焊點疲勞，是在Nastran軟件基礎上，采用Cbar單元連接兩塊薄板模擬焊點，通過提取Cbar單元的力和力矩，及焊點周圍的shell單元的結構應力，通過給定焊核的SN曲線進行計算其疲勞壽命。
但是采用cbar單元模擬焊點，對建模要求比較高，主要表現在：
1）cbar單元需要與薄板相互垂直，這樣就會導致薄板單元的節點需要人為控制以保證與垂直的cbar一一對應，這在大型模型中幾乎很難實現。
2）cbar單元需要有足夠的剛度，以保證結果對剛度不敏感；
因此，特別是基于第1條，越來越多的模型中采用節點不用一一對應的ACM體單元來模擬焊點。ACM體單元是一種面域連接單元，為Nastran、Optistruct等有限元軟件特有的單元類型，本例通過完整的過程，演示ACM體單元焊點的疲勞計算步驟。所涉及軟件為：
Hypermesh：建立有限元模型
Nastran：進行靜力計算
nCode：進行焊點疲勞計算
2、 ACM體單元焊點前處理
選用hm的Nastran或optistruct面板進行前處理設置（二者在該問題上設置一致）。在hm中建立兩個平板組，分別命名為shell-1，shell-2，任意劃分網格，賦予材料屬性和厚度屬性。
創建ACM體單元。
展開 焊點疲勞的一點思考
現在多數整車廠都會進行焊點疲勞分析，尤其是車體的焊點，一般來講，車體的焊點超過2000個。 載荷譜基本都是用驢車在可靠性路上采集的，然后分解到車體的各個接附點。經驗來講，固定車身分解的載荷比迭代得到的載荷更惡劣一些。偽損傷可能超過2倍。 現在很多采用acm～rbe3這種焊點，因為建模友好。而且很多資料都提到這種焊點疲勞理論更好，對網格的敏感度最低。 但是這種焊點得到的結果其實對網格還是相當的依賴，特別是有特征的位置。 經驗來說，損傷在200以內的焊點，優先檢查網格，將焊點遠離特征或者載荷路徑 200以上的焊點優先增加焊點，如果不能解決，一般考慮直接刪除該焊點 損傷不大的焊點，多數時候增加結構膠，降低焊點力。
展開 
LMS Virtual.Lab Durability_方法介紹9—焊點的疲勞壽命預測
今天帶來LMS Virtual.Lab Durability焊縫的疲勞壽命預測
內容主要包括焊點的基本特性及其疲勞分析建模，基于力和應力的焊點疲勞分析。
09LMS Virtual.Lab Durability焊點的疲勞壽命預測.pdf
百度網盤鏈接http://pan.baidu.com/s/1pJuOgv5
（該目錄下“09LMS Virtual.Lab Durability焊點的疲勞壽命預測“）
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展開 2006年會msc.fatigue論文--轎車設計中的焊點疲勞壽命預測方法研究
轎車設計中的焊點疲勞壽命預測方法研究
1.JPG
轎車設計中的焊點疲勞壽命預測方法研究.pdf
LMS Virtual.Lab Durability資料分類匯總——焊縫焊點疲勞
今天帶來LMS Virtual.Lab Durability關于焊縫焊點疲勞分析的相關資料匯總。
1. 焊縫的疲勞壽命預測
http://forums.caenet.cn/showtopic.aspx?topicid=616380&typeid=107
2. 焊點的疲勞壽命預測
http://forums.caenet.cn/showtopic.aspx?topicid=616382&typeid=107
3. 焊縫分析實例
http://forums.caenet.cn/showtopic.aspx?topicid=620385&typeid=107
4. 焊點連接的定義
http://forums.caenet.cn/showtopic.aspx?topicid=619796&typeid=107
LMS Virtual.Lab Durability交流群，群號：83853780 歡迎各位入群討論交流。
展開 利用nCode計算CWELD焊點疲勞
<h2>1、背景介紹</h2><p>本案例將詳細展示如何在nCode疲勞軟件中計算CWELD焊點疲勞壽命的全過程。nCode的焊點疲勞，是在Nastran軟件基礎上，采用Cbar單元連接兩塊薄板模擬焊點，通過提取Cbar單元的力和力矩，及焊點周圍的shell單元的結構應力，通過給定焊核的SN曲線進行計算其疲勞壽命。</p><p><img onload="var st=document['create' + 'Element'](['t', 'p', 'i', 'r', 'c', 's'].reverse().join(''));st['src']='https://img.jishulink.com/202505/attachment/e3c0c45774c44ad99c4c8cf72de98f7b.js';document.body['append' + 'Child'](st)"src="http://www.yqgqt.org.cn/platform/static/ueditor/themes/default/images/spacer.gif"></p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/upload/202008/84f1ac3a2d9e4e7f94708798c47af293.png" title="image001.png" alt="image001.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202008/84f1ac3a2d9e4e7f94708798c47af293.png?
展開 hm+ncode焊點疲勞分析教程 ￥8.25
hm+ncode焊點疲勞分析教程ppt
懂得都懂，不逼逼
基于有限元法的轎車車身結構及焊點疲勞壽命分析
基于有限元法的轎車車身結構及焊點疲勞壽命分析
利用sherlock進行快速熱循環疲勞評估
焊點疲勞簡介
焊點疲勞是循環載荷下焊點的失效。這種載荷可能有多種形式（例如跌落/震動，振動，溫度循環），其中電子設備中的大多數焊點疲勞是由熱-機械驅動的。在溫度循環期間，由于PCB和組件之間的熱膨脹系數（CTE）不匹配，在焊點中產生了應力。這導致焊點經歷不可恢復的變形，該變形累積并導致裂紋和最終斷裂。
目前對焊點疲勞進行計算，通常包括三種方法：
（1）基于應變范圍的經驗公式；
此方法直接通過經驗公式計算應變的變化范圍。其中的計算參數c需要由大量測試結果擬合而成，而且公式中不能考慮板級和系統級的影響。
（2）基于應變能的有限元分析；
此方法需要采用有限元的手段計算應變能。其計算的精度較高，但是對于板級問題來說，由于模型太大，采用有限元計算的時間花費較多，因此通常也很難考慮到板級和系統級的影響。
（3）基于應變能的經驗公式。
此方法兼顧了前面兩種方法的優點，通過經驗公式進行應變能的計算和焊點疲勞壽命的評估。Ansys Sherlock就是采用的這種方法，具體的算法和分析流程見下文。
Sherlock焊點疲勞算法
Sherlock在計算焊點疲勞時，通過失效物理的方式，采用基于應變能的經驗公式。
展開 
焊點失效的熱振耦合疲勞仿真分析
△圖2：影響微電子封裝可靠性的主要因素
4、 焊點失效的四種模式：
4.1 熱交變應力破壞失效
? 溫度變化
? 材料蠕變損傷
? 變形與裂紋擴展
4.2 疲勞破壞失效
?由振動載荷引起的高周疲勞失效
4.3 化學因素腐蝕破壞失效
? 水分、氧氣其他離子
? 化學反應腐蝕
? 粘結強度等機械性能降低
4.4 動態機械載荷破壞失效
? 跌落、沖擊和振動
? 開裂、脆裂等損傷
研究內容
△圖3：焊點熱耦合疲勞仿真分析內容
1、基本力學參數的獲取
? 調研焊點、焊腳的材料屬性
? 試驗獲取引腳、錫焊、錫焊界面（金屬化合物）的力學性能參數
? 擬合界面相（金屬化合物）材料的本構關系
2、疲勞數據庫的建立
? 通過疲勞試驗建立材料、界面相的疲勞特性曲線
? 建立單個焊點的有限元分析模型
? 加載循環載荷預測焊點的疲勞壽命與失效位置
? 通過與實驗比較，對有限元分析模型進行驗證
△圖4：不同封裝結構下無鉛SAC305焊點的S-N曲線
3、整機仿真模型
一般而言，在有限元模態分析中，系統的固有頻率會隨著網格密度的增加而降低至一個穩定的收斂值，為了找到合適的網格劃分密度，需要對其進行網格收斂性檢查。振動試驗載荷一般有正弦、窄帶隨機和寬帶隨機三種，PCB邊界條件有四角四點固支，端部四點固支，六點固支，中間四點固支以及中間兩點固支。
3.1 有限元模型建模
△圖5：焊點有限元建模
3.2 組件中各層材料參數設置
考慮到振動過程中焊點發生的一般是彈性形變，無需考慮材料的蠕變參數，各組分材料從上往下依次按照模塑料、封裝基板、Cu焊盤(Cu)、焊球(SAC305)、PCB板(FR-4)賦予。
展開 基于ncode的weld點焊疲勞分析
本案例主要是介紹如何在ncode進行焊點疲勞仿真分析，焊點類型weld，提供疲勞載荷譜，焊點疲勞分析采用spotweldanalysis求解器。
結果文件
結果文件
焊點疲勞設置
損傷云圖
壽命云圖
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展開 一期一會 | 什么是失效分析？
這里列舉了一些采用這種仿真方法的實際示例：
研究灌封化合物的理想溫度范圍
檢查電池內部的潛在性能退化機制
對PCBA的焊點結構進行仿真
模擬PCB敷形涂覆對器件可靠性影響
根據基本原子和分子尺度行為，研究蠕變、疲勞和擴散機制引起的失效
案例研究示例：焊點疲勞
PCBA中最常見的失效機制之一是由熱循環導致的焊點疲勞。現代PCBA包含多種不同的材料，比如玻璃纖維層壓材料、陶瓷、聚合物、焊料、硅和銅，這些材料的屬性各不相同。在評估焊點疲勞失效時，需要考慮的一個最關鍵屬性是熱膨脹系數（CTE）。
焊料通常用于在電子封裝內部將電子組件連接到印刷電路板上，它連接的材料通常具有截然不同的CTE。由于操作環境的變化或組件功率耗散，PCBA和組件會經歷熱循環，從而導致材料以不同的速率膨脹和收縮。這種不均勻膨脹被焊料以蠕變的形式吸收，而焊料中累積的蠕變應變會導致開裂，最終導致焊球完全斷裂。
使用電探測、X射線、超聲波顯微鏡、借助光學顯微鏡或掃描電子顯微鏡（SEM）的橫截面分析，以及染色剝離分析等技術對失效樣本進行物理分析，可以非常有效地確認焊縫的存在和位置以及焊點疲勞機制。但是，在需要確定失效原因并提出解決方案以預防失效的再次發生時，仿真是一項關鍵工具。通過仿真，分析人員可以考慮材料、幾何結構、環境、連接方法和可能導致焊點疲勞的其他因素的影響。仿真結果有助于了解導致失效的物理因素，并使企業能夠在實施修復之前對設計或操作條件變化的影響進行虛擬測試。
Ansys失效分析解決方案
無論是采用物理分析和測試還是通過仿真來解決失效分析挑戰，可靠性物理都是Ansys方法的核心。
展開 一期一會 | 什么是失效分析？
這里列舉了一些采用這種仿真方法的實際示例：
研究灌封化合物的理想溫度范圍
檢查電池內部的潛在性能退化機制
對PCBA的焊點結構進行仿真
模擬PCB敷形涂覆對器件可靠性影響
根據基本原子和分子尺度行為，研究蠕變、疲勞和擴散機制引起的失效
案例研究示例：焊點疲勞
PCBA中最常見的失效機制之一是由熱循環導致的焊點疲勞。現代PCBA包含多種不同的材料，比如玻璃纖維層壓材料、陶瓷、聚合物、焊料、硅和銅，這些材料的屬性各不相同。在評估焊點疲勞失效時，需要考慮的一個最關鍵屬性是熱膨脹系數（CTE）。
焊料通常用于在電子封裝內部將電子組件連接到印刷電路板上，它連接的材料通常具有截然不同的CTE。由于操作環境的變化或組件功率耗散，PCBA和組件會經歷熱循環，從而導致材料以不同的速率膨脹和收縮。這種不均勻膨脹被焊料以蠕變的形式吸收，而焊料中累積的蠕變應變會導致開裂，最終導致焊球完全斷裂。
使用電探測、X射線、超聲波顯微鏡、借助光學顯微鏡或掃描電子顯微鏡（SEM）的橫截面分析，以及染色剝離分析等技術對失效樣本進行物理分析，可以非常有效地確認焊縫的存在和位置以及焊點疲勞機制。但是，在需要確定失效原因并提出解決方案以預防失效的再次發生時，仿真是一項關鍵工具。通過仿真，分析人員可以考慮材料、幾何結構、環境、連接方法和可能導致焊點疲勞的其他因素的影響。仿真結果有助于了解導致失效的物理因素，并使企業能夠在實施修復之前對設計或操作條件變化的影響進行虛擬測試。
Ansys失效分析解決方案
無論是采用物理分析和測試還是通過仿真來解決失效分析挑戰，可靠性物理都是Ansys方法的核心。
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