热冲击条件下倒装封装焊点的裂纹生长研究

【目的】研究热冲击条件下倒装芯片封装焊点裂纹的萌生和扩展。【方法】采用有限元模拟法分析封装体的形变，获取累积应变能密度及应力分布与变化情况，同时结合试验结果进行验证。【结果】在热冲击条件下，裂纹会先出现在焊点的最外侧且在焊盘与焊料的交界处，此位置累积塑性应变能密度和塑性应力最大。【结论】高累积塑性应变能密度和应力会造成焊料和焊盘界面上产生应力集中，并发生形变，导致裂纹在该外侧界面上萌生，并沿着界面向内扩展，最终焊点因产生裂纹而失效。试验结果与模拟分析结果一致，进一步验证了模拟结果对裂纹生长的合理性。     

焊点尺度对微互连的热疲劳可靠性影响

【目的】研究焊点尺度对微互连的热疲劳可靠性的影响，【方法】采用有限元模拟法结合试验来研究不同尺度焊点在热循环载荷下的可靠性。【结果】模拟结果表明，同位置小尺寸焊点封装体的位移和焊点的累积塑性应变能密度均高于大尺度焊点，且最外侧焊点的数值最高，为最容易失效的关键焊点。关键焊点上累积的塑性应变能密度集中在焊盘和钎料接触界面的边角处，向内会逐渐减小，表明裂缝会在边角处出现并向内延伸，与试验结果吻合。【结论】根据Darveaux寿命模型，大尺度焊点的寿命要高于小尺度焊点。     

三维集成电路集成硅通孔的应力应变研究

采用有限元模拟法研究三维集成电路集成中硅通孔结构在热循环载荷条件下的失效行为,对硅通孔结构的应力应变进行分析.结果表明,硅通孔结构在热循环载荷下顶部Cu焊盘角落附近的SiO2层处具有最大的应力与应变,这表明硅通孔结构中最易失效位置在顶部Cu焊盘角落附近Cu和SiO2的界面处.试验结果与模拟分析一致,进一步验证了模拟结果...     

基于相场法的高温烧结条件下等离子喷涂热障涂层微结构演化模拟

为提高航空发动机性能,热障涂层被广泛地用于涡轮叶片上.涂层在高温下服役时,会发生烧结,使涂层变得更加致密,从而不可避免地增加了热障涂层的弹性模量和热导系数,强烈地影响了涂层的耐用性、效率和性能.该文针对等离子喷涂制备的热障涂层,建立了涂层的二维真实微结构有限元模型,并运用相场模型研究了在1 400℃烧结条件下涂层微结构随时间演化的动态规律.计算结果表明:在烧结初期,涂层中微裂纹在最窄处迅速愈合,并开始形成不连续的单个小孔隙.烧结中期,前期由微裂纹产生的孔隙不断愈合,或者与相邻孔隙合并.烧结后期,涂层前期微裂纹大都形成了球形,孔隙间相对距离大,较小孔隙主要是以愈合的方式消失,涂层孔隙率随烧结时间的增加先迅速下降后趋于平稳.模拟的结果与实验结果相吻合.     

论流变断裂学的理论基础Ⅱ——粘弹正交各向异性和裂纹尖端弹粘塑性衰坏区

在本文,假设材料对于因裂纹扩展而发生的应力和应变变化是线粘弹性的。应用Sobotka的二维流变模型,推导出由材料非匀质性引起的具有流变效应的非对称剪切形变本构方程。其次,建立了粘弹性裂纹体裂纹尖端衰坏区弹粘塑性边界值问题的解的变分法。衰坏区的粘塑特性取决于局部粘塑性势,此局部粘塑性势确立了广义塑性应变率与广义应力间的关系。提出了容许应力历史空间内广义应力场的几何结构。这种结构直接包含广义应力历史的极值原理。这里,用广义应力和应变历史列出了边界值问题的公式,并给出解的存在的充要条件。     

互连线对CMOS电路性能的仿真分析

随着芯片集成规模的不断扩大及信号频率的不断提高,互连寄生成为限制芯片性能的关键因素之一。应用通用的互连线等效RLC模型,采用Advanced Design System(ADS)和SPICE软件首先分析了频率及互连线长度对信号传输特性的影响。在此基础上,又分析了互连线对环形振荡器及传输门两种CMOS电路性能的影响。结果表明,高频及较长的互连线更容易导致信号质量的恶化,包括幅值的衰减及相移的产生。而且,在尺寸小于0.25μm的工艺条件下,互连线明显恶化了电路性能,说明在更微小尺寸的工艺下,在电路设计仿真时要考虑互连线的寄生效应。     

MCM互连延时宏模型和物理参数

该文给出了MCM互连延时的宏模型.用此宏模型研究了延时与MCM互连物理参数的关系,得出芯片之间的平均距离、负载数是影响MCM性能的重要参数.     

离心机主轴疲劳断裂研究

本文就ＳＳ１２００－Ｎ离心机的主轴的疲劳断裂，分析了其应力分布的特点，运用扫描电镜，Ｘ－射线能谱，原子吸收光谱仪等，在应力集中区内找到了由夹杂物形成的微裂纹扩展并对其扩展的原因进行了研究，对原有设计，用材提出了改进意见。     

40Cr钢内齿轮齿圈断裂失效分析

通过对40Cr钢内齿轮齿圈进行原材料成分检测、宏观断口观察、显微组织分析、硬度及冲击韧性检测.结果表明,40Cr钢内齿轮齿圈由于表面淬火后硬度过高,且没有低温回火,造成齿顶处淬火部分与未淬火部分形成微裂纹.在弯曲应力和冲击作用下裂纹进一步扩展,直至发生断裂,同时在调质处理的高温回火后产生第二类回火脆性,造成齿圈材质的冲击韧性较低,并针对此类问题提出相应的改进措施.     

压电材料中星型裂纹的应力分析

基于压电材料力学,利用一个适当的保角变换公式,结合Stroh公式研究了远场受反平面剪应力和面内电载荷同时作用下无限大压电材料中星型裂纹的断裂行为。确定了电不可渗透边界条件下裂纹尖端场强度因子和机械应变能释放率的表达式。该结果在裂纹条数为一或二时,可退化为无限大压电复合材料含直线裂纹结果,验证了其合理性。由解析表达式可以看出,裂纹几何形状一定时,电场分布将不受机械载荷的影响,裂纹的长度越长时,越容易扩展。     

具有压力容器接管区高庆变梯度场的特征的一种异形紧凑 …

提出一种异形紧凑拉伸试样ＥＣＧ，通过弹塑性有限元分析和电阻应变计实测应变证明其具有压力容器接管内拐角处的高应变梯度场特征，可以用来模拟压力容器接管区开展裂纹低周应变疲劳扩展规律的研究。     

具有压力容器接管区高应变梯度场特征的一种异形紧凑拉伸试样（ECT）

提出一种异形紧凑拉伸试样ＥＣＴ，通过弹塑性有限元分析和电阻应变计实测应变证明其具有压力容器接管内拐角处的高应变梯度场特征，可以用来模拟压力容器接管区开展裂纹低周应变疲劳扩展规律的研究．     

钢框架腹板开孔型节点脆性断裂分析

焊缝裂纹是断裂问题分析中一个重要组成部分,其中对带裂纹的新型钢节点分析是近几年的趋势.针对梁腹板开圆孔的节点形式,利用J积分理论,模拟了焊缝裂纹尖端的应力应变场.分析结果表明：裂纹尖端处的J积分在一定范围内与圆孔直径D成正比,与梁弱轴的回转半径成正比,然而与圆孔中心至柱翼缘的距离d无关.此外,方钢柱节点的承载能力和局部稳定性明显优于工字钢柱节点.     

微阵列处理机系统的研究和开发

本文提出一种单指令流多数据流SIMD微阵列处理机系统.该系统以通用微型计算机为主机,阵列处理机(MAP)作为选件.处理单元阵列(APU)是系统的主要部件,它由8*8个结构相同的PE组成,负责数据的并行处理.每PE内都包含一块3002位片、二块局部存贮器及其他随机逻辑.PE间由改进的PM2I互连网络连接,并能通过"座标相交法"对阵列的活动图案预置.     

具有尺度效应的微梁静态弯曲分析

基于修正偶应力理论和表面弹性理论,提出了一种微尺度下的均匀梁模型,通过表面弹性理论和广义Young-Laplace方程引入剪切变形。微梁的总应变能除了基于经典弹性理论的应变能外,还考虑了由旋转梯度和表面效应引起的应变能。利用Hamilton原理,推导得到了微梁的平衡方程和边界条件。使用微分求积单元法研究了微梁在不同边界条件下的静态弯曲问题,并把简支条件下微梁弯曲挠度的解析解与数值解进行对比。结果表明,由微分求积单元法得到的数值解与解析解得到的结果基本一致,验证了数值解的正确性。分析了偶应力、表面效应和微梁的厚度对微梁弯曲挠度的影响。该模型得到的微梁的弯曲挠度与经典弹性理论得到的结果相比具有显著的不同,证明了微梁尺度效应的存在。     

求解裂纹扩展参数的最简回归

裂纹扩展的过程受到诸多因素的影响,并且裂纹扩展变量与其影响因素之间存在着相关关系,因而可以通过回归分析寻找它们之间的数学描述.文中探讨了裂纹扩展参数的最简回归,得到了求解裂纹扩展参数的最简回归公式.该解法为实现对裂纹扩展规律的定量认识提供了理论依据.     

带有曲线穿透裂纹载流薄板的温度场

采用复变函数的方法,对带有曲线穿透裂纹的导电薄板在瞬间电流作用下的温度场进行了分析和计算,得到了电流在裂纹尖端的奇异特征,形成了点热源,进而得到裂纹尖端附近的温度场.理论计算结果与实验有较好的吻合,为计算裂纹尖端的应力场打下了基础.     

PC／BMPE合金的裂纹扩展行为

用扫描电镜(SEM)研究了聚碳酸酯/双峰聚乙烯(PC/BMPE)合金断裂面的形貌,其断裂面可以分为裂纹引发区和裂纹扩展区.裂纹扩展区形成了大量的纤维,且这些纤维具有很大的塑性形变,而裂纹引发区几乎没有纤维形成,这是裂纹在缺陷处引发时存在气穴现象的缘故.冲击作用所产生的应力导致了裂纹尖端微空穴和聚合物纤维连结的形成,这个过程包括表面牵拉和纤维拉伸,裂纹形成时存在纤维的微颈细化过程,并用微颈细化理论建立了其微颈细化的理论模型.     

混凝土裂纹体的裂纹延迟失稳扩展

为对混凝土构筑物的裂纹延迟失稳扩展现象进行严格的理论论证以更深刻地理解它,基于整体能量平衡和裂纹前缘双重衰坏区的概念,建立了裂纹失稳扩展孕育期的理论。将混凝土构筑物视为由一个弹簧和一个Kelvin模型串联而成的三元流变模型表征的标准线性固体,分析了裂纹扩展期间发生的能量耗散和能量释放率G_1。在裂纹失稳扩展的孕育期,外衰坏区的整体特性是初级蠕变的而不是弹性的或瞬时塑性的形变,内衰坏区则随时间而发展二级蠕变。引人C*一积分的定义,并从而推导出用以解释孕育期间裂纹尖端附近整个衰坏区形变特性的特征时间和长度。其次,得到另外一些重要结论如下: 1 为正确对待混凝土构筑物的断裂,应将它看作是一个具有记忆的历史过程、一个具有耗散能的热力学不可逆过程。因此,通常的局部能量平衡方程不再能做为设立的整体能量平衡方程的推论而得到。2 将混凝土视作为标准线性体,其应变能释放率可分成两部分,一部分表明迟滞弹性效应,另一部分表明粘性流效应。所以,裂纹扩展时能量耗散,并且裂纹的形成是不可逆的。3 混凝土裂纹体的G-判据与K-判据间的关系是时间相依的。在恒载条件下,它的能量释放量随时间而增长到一个较高的极限值,从而存在裂纹延迟失稳扩展的临界裂纹尺寸。4 混凝土构筑物的断裂过程中,裂纹失稳扩展前是存在亚临界扩展阶段的,它显现与否取决于所施应力水平。在此阶段,虽然外载保持固定,但裂纹仍随载荷持续时间而缓慢增长,所以裂纹前缘的应力场也是时间的函数。5 在裂纹失稳扩展的孕育期,裂纹尖端的外衰坏区呈初级蠕变变形.而内衰坏区随时间发展着二级蠕变。在长时间后,整个衰坏区的蠕变发展。裂纹尖端应力场可由包括C*的方程(44)给出,而C*与载荷参数有关。6 用以说明裂纹尖端附近整个衰坏区变形特性的特征时间,可从衰坏区蠕变应变集中的“短时间”与整个衰坏区蠕变从初级发展到二级而三级蠕变的“长时间”之间的差推导出。本文研究成果解释了某单支墩大头坝在蓄水8年后原有约3米长的浅裂纹突然失稳扩展成深达50米左右深裂纹的成因。     

CNG储气瓶开裂失效分析

【目的】本文对CNG储气瓶的开裂故障进行了失效分析。文章给出了用户在使用CNG储气瓶时避免出现失效情况的一些建议。另外,对CNG储气瓶厚度进行的超声波测试和水压试验数据,可以用于以后的CNG储气瓶失效数值分析。【方法】用试验调查的方法来确定裂纹产生和气瓶开裂的原因;采用液体渗透的方法来检查CNG储气瓶壳体上的表面破损缺陷和裂纹的位置;采用视觉检查来确定壳体内表面的状况,采用光学显微镜检查裂纹,电子显微镜在适当的放大倍数下,能够检查并描述裂纹表面的精细微观结构,裂纹表面的细微结构显示了断裂起始点的缺陷。最后用光谱分析仪确定了材料的化学成分。另外,还进行了力学性能测试。【结果】CNG储气瓶在水压试验期间发生故障,在低于试验压力的情况下,CNG储气瓶壳体上显示有两条裂纹,并出现了试验液体泄漏的现象。【结论】根据所进行的测试结果,得到结论：压力容器底部的过度腐蚀导致凹坑的形成,成为泄漏裂纹的起始点。