熱仿真，焊點(diǎn)失效分析的案例
焊點(diǎn)失效的熱振耦合疲勞仿真分析
3.3 有限元模型網(wǎng)格劃分
? 非重要部位網(wǎng)格劃分較粗，對(duì)焊點(diǎn)等關(guān)心部位嚴(yán)格采用高質(zhì)量網(wǎng)格劃分方法；
? 網(wǎng)格收斂性檢查。
3.4 模型驗(yàn)證
通過模態(tài)試驗(yàn)和有限元模態(tài)分析，將整體固有頻率和固有振型進(jìn)行對(duì)比，從而驗(yàn)證有限元模型的正確性。
3.5 邊界條件設(shè)置
不同輸入及PCB邊界條件對(duì)焊點(diǎn)振動(dòng)疲勞可靠性將會(huì)產(chǎn)生影響——外因
3.6 測(cè)試與建立仿真模型
? 測(cè)試確定產(chǎn)品仿真等效阻尼
? 測(cè)試確定產(chǎn)品等效材料模型
? 建立整體振動(dòng)響應(yīng)分析仿真模型
△圖6：關(guān)鍵焊點(diǎn)有限元分析
4、振動(dòng)實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬方法研究（模型驗(yàn)證）
? 測(cè)算PCB中心撓度值
? 隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)
? 實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果的對(duì)比
5、熱振耦合條件下焊點(diǎn)失效機(jī)理研究
5.1 板級(jí)熱振耦合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（將PCB板組裝到振動(dòng)臺(tái)）
5.2 熱振耦合條件下溫度載荷設(shè)定
5.3 板級(jí)熱振耦合實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值仿真
△圖7：不同PCB板不同溫度循環(huán)之后的功率譜密度
△圖8：五個(gè)循環(huán)后計(jì)算功率譜密度與測(cè)試功率譜密度比較
△圖9：熱振耦合后的焊點(diǎn)開裂行為
6、焊點(diǎn)損傷機(jī)理研究
? 基于疲勞實(shí)驗(yàn)與SEM研究損傷起源與擴(kuò)展
? 觀察裂紋早期位置研究裂紋萌生規(guī)律
? 通過觀察焊點(diǎn)完全失效路徑研究裂紋擴(kuò)展路徑
? 分析裂紋在層間擴(kuò)展路徑研究焊點(diǎn)破壞模式
△圖10：熱振耦合后的焊點(diǎn)開裂行為
備注：
IMC是Intermetallic compound之縮寫，筆者將之譯為"介面合金共化物"。廣義上說是指某些金屬相互緊密接觸之介面間，會(huì)產(chǎn)生一種原子遷移互動(dòng)的行為，組成一層類似合金的"化合物"，并可寫出分子式。在焊接領(lǐng)域的狹義上是指銅錫、金錫、鎳錫及銀錫之間的共化物。
展開 BGA焊點(diǎn)的失效分析及熱應(yīng)力模擬
：焊點(diǎn)可靠性問題是發(fā)展球柵陣列（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ，ＢＧＡ）技術(shù)需解決的關(guān)鍵問題。本論文采用立體顯微鏡檢查、ｘ—ｒａｙ檢查、金相切片分析、ＳＥＭ、ＥＤＸ等方法詳細(xì)分析了失效ＢＧＡ焊點(diǎn)的微結(jié)構(gòu)、裂紋情況、金屬間化合物、及空洞對(duì)可靠性的影響，得出引起焊點(diǎn)失效的主要原因。在此基礎(chǔ)上，采用ＡＮＳＹＳ有限元軟件，模擬分析了熱載荷作用下ＣＢＧＡ焊點(diǎn)的三維應(yīng)力應(yīng)變行為。研究了影響焊點(diǎn)（鼓形、柱形）熱應(yīng)力應(yīng)變分布的幾個(gè)因素（半徑、高度、間距），為在實(shí)際焊接過程中，對(duì)從焊點(diǎn)形態(tài)的角度控制焊點(diǎn)質(zhì)量提供了理論依據(jù)。同時(shí)還研究了兩種典型無鉛焊球（Ｓｎ９５．５／Ａ９３．８／Ｃｕ０．７，Ｓｎ９６．５／Ａ９３．５）與含鉛焊料（Ｓｎ／３７Ｐｂ）的熱應(yīng)力應(yīng)變分布，并對(duì)結(jié)果作了分析比較。得出Ｓｎ９５．５／Ａ９３．８／Ｃｕ０．７焊點(diǎn)的ｖｏｎｍｉｓｅｓ等效應(yīng)力應(yīng)變最大值小于Ｓｎ９６．５／Ａ９３．５焊點(diǎn)與Ｓｎ／３７Ｐｂ焊點(diǎn)，為電子焊料無鉛化材料體系的選擇提供了理論依據(jù)
BGA焊點(diǎn)的失效分析及熱應(yīng)力模擬.pdf
展開 電路板焊點(diǎn)失效分析技術(shù)與案例
焊點(diǎn)的失效一方面來源于生產(chǎn)裝配中的焊接故障,如釬料橋連、虛焊、曼哈頓現(xiàn)象等;另一方面是在服役條件下,當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí),由于元器件與基板材料存在的熱膨脹系數(shù)差,在焊點(diǎn)內(nèi)產(chǎn)生熱應(yīng)力,應(yīng)力的周期性變化會(huì)造成焊點(diǎn)的疲勞損傷,同時(shí)相對(duì)于服役環(huán)境的溫度,SnPb釬料的熔點(diǎn)較低,隨著時(shí)間的延續(xù),產(chǎn)生明顯的粘性行為,導(dǎo)致焊點(diǎn)的變損傷。
BGA封裝焊點(diǎn)動(dòng)靜力學(xué)與溫度場(chǎng)耦合仿真分析 ￥9.9
第2章 靜力學(xué)仿真分析
2.1 模型建立
基于DSP實(shí)物模型進(jìn)行有限元建模，建立429個(gè)焊點(diǎn)模型，按照實(shí)際安裝布局建立PCB模型，并按照DSP四角實(shí)際點(diǎn)膠情況建立環(huán)氧樹脂模型進(jìn)行模擬，具體材料屬性見下表。
表2-1 分析材料屬性
部件
材料
密度
(t/ mm3)
楊氏模量(MPa)
泊松比
屈服強(qiáng)度(MPa)
抗拉強(qiáng)度(MPa)
電路板
FR-4
1.9e-9
35000
0.2
345
420
芯片
陶瓷
3.85e-09
187000
0.25
369
448
BGA焊球
SAC305
7.3e-09
38000
0.33
44
44
環(huán)氧樹脂膠
DG-4
0.98e-09
100
0.3
—
150
1. 單元類型的選擇
結(jié)合本章節(jié)仿真條件，并為后續(xù)的熱應(yīng)力仿真作鋪墊，穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)模擬選用C3D8R三維熱實(shí)體單元。該單元既能實(shí)現(xiàn)勻速熱傳遞，也可用于瞬態(tài)熱分析。單元類型選擇如下圖所示。
圖2-1 單元類型的選擇
2.
展開 
熱分析技術(shù)在PCB失效分析的應(yīng)用
由于PCB高密度的發(fā)展趨勢(shì)以及無鉛與無鹵的環(huán)保要求，越來越多的PCB出現(xiàn)了爆板、分層等各種失效問題。本文首先介紹DSC、TGA與TMA等熱分析技術(shù)，然后結(jié)合PCB的典型的失效分析案例，介紹這些分析技術(shù)在實(shí)際的案例中的應(yīng)用。PCB失效機(jī)理與原因的獲得將有利于將來對(duì)PCB的質(zhì)量控制以避免類似問題的再度發(fā)生
熱分析技術(shù)在PCB失效分析的應(yīng)用.pdf
換熱器管束失效的原因分析
三 、換熱器因泄露造成的安全事故
造成換熱器列管泄漏主要原因是腐蝕、開停車頻繁、溫度變化過大、換熱器急劇膨脹收縮使花板脹管處泄漏以及設(shè)備本身制造缺陷等原因所致。
因腐蝕(如蒸汽霧滴、硫化氫、二氧化碳)嚴(yán)重，引起列管。
由于開停車頻繁，溫度變化過大，設(shè)備急劇膨脹或收縮，使花板脹管泄漏。
換熱器本身制造缺陷，焊接接頭泄漏。
因操作溫度升高，螺栓伸長(zhǎng)，緊固部位松動(dòng)，引起法蘭泄漏。
因換熱器管束組裝部位松動(dòng)、管子振動(dòng)、開停車和緊急停車造成的熱沖擊，以及定期檢修時(shí)操作不當(dāng)產(chǎn)生的機(jī)械沖擊而引起泄漏。
四、換熱器管束失效的原因分析
管殼式換熱器、合成塔和廢熱鍋爐的管束是薄弱環(huán)節(jié)，最容易失效。管束失效的形式主要有腐蝕開裂。傳熱能力迅速下降、碰撞破壞、管子切開、管束泄漏等多種。常見的原因如下：
腐蝕：
換熱器多用碳鋼制造，冷卻水中溶解的氧所致的氧極化腐蝕極為嚴(yán)重，管束壽命往往只有幾個(gè)月或一二年，加之工作介質(zhì)又有許多是有腐蝕性的，如小氮肥的碳化塔冷卻水箱，在高濃度碳化氨水的腐蝕和碳酸氫氨結(jié)晶腐蝕雙重作用下，碳鋼冷卻水箱有時(shí)僅使用二三個(gè)月就發(fā)生泄漏。
展開 基于Abaqus的結(jié)構(gòu)斷裂失效建模與仿真分析 ￥5
該文檔是Abaqus官方培訓(xùn)時(shí)的教程，共633頁，里面對(duì)斷裂失效領(lǐng)域常見問題的理論模型及Abaqus操作進(jìn)行了詳細(xì)剖析，具有非常強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。文檔中的圖片均為高清彩圖，便于讀者進(jìn)行針對(duì)性的仿真建模計(jì)算。
abaqus橡膠熱仿真：減振橡膠疲勞黏滯生熱的仿真分析-源文件與子程序詳解
得到了生熱率與溫度、載荷頻率和應(yīng)變幅值的函數(shù)關(guān)系式。
利用依黏彈性理論得出的黏滯生熱率與溫度、載荷頻率和應(yīng)變幅值的函數(shù)關(guān)系式，編制了相應(yīng)的計(jì)算程序。建立了減振橡膠疲勞黏滯生熱的有限元分析方法。
通過將經(jīng)典疲勞模型中用作疲勞壽命預(yù)測(cè)指標(biāo)的最大主應(yīng)變替換為穩(wěn)態(tài)溫升，在冪律模型的基礎(chǔ)上開發(fā)了一種方法來快速評(píng)估橡膠結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。
08
—
源文件與操作步驟（沙漏試樣為例）
8.1分析流程
仿真分析主要包括三個(gè)環(huán)節(jié)：變形分析、熱源計(jì)算與熱分析。（1）在變形分析環(huán)節(jié)，對(duì)材料和減振元件施加設(shè)定的載荷歷史，采用超彈性本構(gòu)描述橡膠材料的力學(xué)行為，求解每個(gè)加載時(shí)刻有限元模型中各積分點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)；（2）在熱源計(jì)算環(huán)節(jié)，對(duì)應(yīng)每一加載時(shí)刻，將變形分析中對(duì)應(yīng)的載荷頻率、應(yīng)變狀態(tài)（動(dòng)態(tài)應(yīng)變幅值）以及熱分析中得到的溫度作為輸入變量，通過自編的Fortran語言子程序，計(jì)算得到各積分點(diǎn)的黏滯生熱率；（3）依已知的材料參數(shù)和問題的熱邊界條件進(jìn)行Abaqus熱分析，得出溫度分布后再將溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)返回到自編子程序，對(duì)黏滯生熱強(qiáng)度和溫度場(chǎng)進(jìn)行迭代計(jì)算，從而得出橡膠材料和減振元件各位置的溫升歷程。
展開 儲(chǔ)能電池的熱仿真及其產(chǎn)熱分析
,電池溫度升高會(huì)進(jìn)一步促使反應(yīng)的加劇,從而形成產(chǎn)熱與溫升的正反饋?當(dāng)溫度超過一定限制時(shí),電池可能會(huì)出現(xiàn)膨脹?泄露?乃至爆炸等不安全因素?不僅如此,在充電過程中負(fù)極側(cè)極易產(chǎn)生鋰枝晶而易縮短電池壽命?因此,對(duì)電池的產(chǎn)熱行為深入研究對(duì)電池的安全保障及延長(zhǎng)電池壽命有著極大的幫助?
目前已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)并使用的獨(dú)立式光伏系統(tǒng)中一般采用蓄電池作為儲(chǔ)能裝置,但蓄電池的使用壽命一般僅在6~7年,所以目前采用鋰電池構(gòu)建儲(chǔ)能裝置已成為目前研究的一大重點(diǎn)?本文采用儲(chǔ)能電池常用的磷酸鐵鋰電池(LiFePO4)作為研究目標(biāo),計(jì)算出仿真過程中所需的熱物理參數(shù),使用ICEM CFD繪制電池模型并畫出結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,轉(zhuǎn)而使用ANSYS Fluent軟件進(jìn)行數(shù)值仿真,研究單體電池在1C恒流放電時(shí)溫度分布情況,最后與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。
展開 螺栓失效的熱力耦合疲勞仿真分析
研究背景
1、螺栓失效風(fēng)險(xiǎn)分析的必要性
螺栓被稱為“工業(yè)之米”，是應(yīng)用最廣泛的基礎(chǔ)零件之一。緊固件是傳遞載荷的重要連接節(jié)點(diǎn)，其可靠性與整個(gè)裝備或結(jié)構(gòu)的安全可靠運(yùn)行密切相關(guān)。隨著制造業(yè)水平的提高和對(duì)產(chǎn)品可靠性的愈發(fā)重視，對(duì)緊固件失效的關(guān)注度也越來越高。失效分析是提高產(chǎn)品可靠性的重要途徑，有助于改進(jìn)設(shè)計(jì)、預(yù)防事故發(fā)生，主要分析內(nèi)容為：
(1) 緊固件失效、松動(dòng)仿真模型；
(2) 預(yù)測(cè)失效原因、失效模式及位置；
3)與實(shí)驗(yàn)對(duì)比，得出仿真精度。
展開 巖石內(nèi)部水力壓裂破壞失效仿真分析
1背景與目的
我們知道cohesive單元常常被用來模擬裂紋損傷，在巖石內(nèi)部壓裂的仿真中同樣如此，通過cohesive單元嵌入、定義失效準(zhǔn)則可以很好地再現(xiàn)裂紋損傷現(xiàn)象，相對(duì)于試驗(yàn)，這是仿真無與倫比的巨大優(yōu)勢(shì)。本文通過ABAQUS分析技術(shù)，應(yīng)用cohesive單元來模擬水力裂縫的現(xiàn)象。
2問題描述
模型為水力壓裂施工的目標(biāo)地層，地層深度為2000m，壓裂目標(biāo)層厚度10m，上下層厚度均為20m，巖土層參數(shù)和地應(yīng)力條件見表1所示，施工采用的壓裂液黏度為1，施工為定排量施工，注液峰值為0.6m3/min，注入總時(shí)長(zhǎng)300s，其中前30s為注液提速階段，注入點(diǎn)位于目標(biāo)層中點(diǎn)。
展開 
CAE仿真對(duì)汽車零部件的仿真分析（二）離合器熱應(yīng)力分析
汽車離合器的熱應(yīng)力和熱變形是汽車行業(yè)在可靠性設(shè)計(jì)中所關(guān)心的最基本的問題，通過CAE仿真指出汽車在高溫和相互作用力的條件下產(chǎn)生的集中應(yīng)力和變形等。仿真數(shù)據(jù)為汽車離合器產(chǎn)品的全生命周期設(shè)計(jì)和評(píng)估提供重要的參考依據(jù)，在汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中提高可靠性、降低產(chǎn)品的損壞率、壓縮成本方面起到了顯著的作用。下面我們通過一個(gè)案例對(duì)汽車離合器熱應(yīng)力進(jìn)行分析。
案例分析工況：
將壓盤和摩擦片之間連接簡(jiǎn)化成綁定，兩個(gè)摩擦片的金屬部分螺栓連接簡(jiǎn)化為耦合連接，摩擦片金屬部分和從動(dòng)軸之間的螺栓連接簡(jiǎn)化成耦合連接，固定住耦合點(diǎn)。將整個(gè)模型由初始溫度20℃升溫到120℃，計(jì)算升溫后模型各部件的熱應(yīng)力和變形情況。
分析結(jié)果—應(yīng)力云圖：
從結(jié)果云圖上看，受熱之后，壓盤熱應(yīng)力最大位置位于壓盤前表面，摩擦片最大熱應(yīng)力位于兩摩擦片之間的面。
分析結(jié)果—變形量云圖：
從結(jié)果云圖上看，位移變形量較大的地方發(fā)生在壓盤邊緣，最大變形量為0.04595mm。
分析結(jié)果-位移變形云圖-X方向：
分析結(jié)果-位移變形云圖-Y方向：
分析結(jié)果-位移變形云圖-Z方向：
結(jié)果匯總：
摩擦片和壓盤最大熱應(yīng)力以及熱變形總結(jié)如下表。
總結(jié)：
通過對(duì)汽車離合器拉力強(qiáng)度分析，我們可以看出合理運(yùn)用CAE仿真技術(shù)，可以有效的解決汽車研發(fā)過程中一些技術(shù)上的難點(diǎn)和問題，縮短研發(fā)周期從而提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
展開 如何在熱交換器中同時(shí)使用流動(dòng)仿真和熱分析
步驟1：
通過此圖形創(chuàng)建簡(jiǎn)化熱交換器
步驟2：
在 SW 中，您可以獲得 model。打開 “Flow Simulation” 模塊
步驟3：
創(chuàng)建新的流程項(xiàng)目
步驟4：
在“type of task”（任務(wù)類型）頁面上，打開“Heat conduction in solids”（固體中的熱傳導(dǎo)）
步驟5：
在“fluid”頁面上添加“water”
步驟6：
在“material”頁上添加 material aluminum。所有其他參數(shù)均為默認(rèn)值
步驟7：
在細(xì)部孔中創(chuàng)建插件
步驟8：
在細(xì)部孔上創(chuàng)建邊界條件。在套管入口處創(chuàng)建質(zhì)量流量 5kg/s 的參數(shù)。溫度為 573K
步驟9：
在外殼外部，創(chuàng)建一個(gè)邊界條件 “ambient pressure”
步驟10：
在管道入口處，創(chuàng)建一個(gè)邊界條件，“輸入速度”為 1m/s，溫度為 278K
步驟11：
在管道出口處，設(shè)置邊界條件“出水速度”1m/s
步驟12：
開始計(jì)算
步驟13：
計(jì)算后添加結(jié)果“流動(dòng)軌跡” – 流動(dòng)溫度，類型 – 管材，內(nèi)管面（進(jìn)管、出管），點(diǎn)數(shù) - 100
步驟14：
添加結(jié)果 “流動(dòng)軌跡” – 流動(dòng)溫度，類型 – 管材，內(nèi)管面（進(jìn)、出），點(diǎn)數(shù) – 20
步驟15：
你得到結(jié)果！！
溫度上升約 30 度。
我不知道您的熱交換器的參數(shù)，因此結(jié)果是近似的。
展開 Ansys連接件結(jié)構(gòu)失效仿真分析【今日16:00直播】
10月10日，Ansys官方『Ansys連接件結(jié)構(gòu)失效仿真分析』研討會(huì)為您展開講解針對(duì)連接件結(jié)構(gòu)失效原因的分析及解決方案，感興趣的下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??
時(shí)間：10月10日（星期二），16：00-17：00
內(nèi)容簡(jiǎn)介：
連接結(jié)構(gòu)的可靠性和穩(wěn)定性，直接關(guān)系著系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)的安全和性能；連接件的失效原因很多，針對(duì)最主要和關(guān)鍵的失效模式，介紹Ansys相應(yīng)的解決方案：
1. 螺栓退扭松動(dòng)仿真
2. 焊點(diǎn)焊縫疲勞分析
3. 膠水脫粘分層失效分析
講師：
劉艷莊 | Ansys China 高級(jí)工程師
力學(xué)碩士，十年的力學(xué)分析與仿真應(yīng)用，主要負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品Mechanical，工作重點(diǎn)是有限元仿真的技術(shù)支持及推廣。
形式：線上
費(fèi)用：免費(fèi)
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- -THE END- -
展開 SimSolid熱分析及熱固耦合案例講解 衡祖仿真
⑦查看結(jié)果：位移&應(yīng)力
SimSolid中可以通過設(shè)置溫度、熱通量、體積熱和對(duì)流4種邊界條件設(shè)定熱分析場(chǎng)景，并且可以設(shè)定每個(gè)接觸面的傳熱屬性。在熱分析結(jié)束后，通過將前一步結(jié)果的溫度場(chǎng)，作為熱載荷施加到線性靜力分析當(dāng)中，可以進(jìn)行熱固耦合分析，以得到熱應(yīng)力及其位移結(jié)果。
