金属封装式FBG传感器设计及应变传递试验

为实现对被测基体结构应变的精确测量,设计一种基于金属封装粘贴式光纤光栅应变传感器,建立了6层结构的应变传递模型,分析推导了被测基体层、基底粘胶层、封装基底层、光纤粘胶层、保护层及光纤光栅层的应变传递机理,并通过理论分析和有限元仿真对比分析了光纤光栅长度、光纤粘胶层厚度、基底粘胶层厚度、中间层的弹性模量和泊松比等主要因素对平均应变传递率的影响.根据仿真结果,确定所设计的金属封装粘贴式光纤光栅传感器的封装材质、尺寸及粘胶层厚度.最后通过设计等强度悬臂梁作为施加载荷载体,提出应变传递误差修正系数,对上述铝合金封装粘贴式光纤光栅及裸光纤光栅传感器进行了应变传递对比试验.结果表明,裸光纤光栅和金属封装式光纤光栅传感器的平均应变传递率分别为98.25%和98.15%,与仿真计算误差在0.15%~0.25%以内.     

电子封装器件翘曲问题的数值分析

考虑玻璃态转变温度（tg）对材料性能的直接影响，运用三维有限元分析法分别对单芯封装器件及多芯封装器件由于热变形引起的翘曲问题进行了分析，同时着重探讨了封装器件中各种材料的尺寸变化对翘曲的影响．计算结果表明：在单芯封装中，基底与芯片厚度比和封装材料与芯片厚度比的变化对翘曲影响较大，基底与芯片面积比和粘结层与芯片高度比的变化对整体翘曲影响较小；在多芯封装中，随着芯片厚度的增加，整体翘曲减少，而粘结层的厚度对整体翘曲影响较小，基底尺寸影响较大．这一结果为进一步封装设计提供了理论依据．     

板上芯片技术封装问题的探讨

本文介绍了板上芯片技术．讨论了封装对板上芯片技术的影响，给出了封装的实验结果．     

国产WCu热沉与氧化铝陶瓷匹配封接研究

采用有限元仿真软件建立了WCu热沉-陶瓷功率集成电路外壳的三维计算模型,并对不同Cu含量WCu热沉的封装残余应力进行了计算,从理论上分析了WCu热沉Cu含量对封装结构变形和残余应力分布的影响。结果表明,在Cu含量10~20%范围内,随着Cu含量的增加,陶瓷件的峰值应力由大变小,后又升高,应力集中位置也发生转移;热沉变形方向由正向弯曲逐渐变为负向弯曲,该规律得以试验验证。研究结果对该结构封装外壳可靠性评估和优化设计具有指导意义。     

大功率LED太阳花相变散热器数值优化研究

随着LED芯片单颗功率和封装集成度的提高,散热问题已成为大功率LED迫切需要解决的问题.文章提出了一种基于相变传热的一体化大功率LED太阳花散热器,利用正交实验和模拟仿真相结合的方法对太阳花散热器进行了优化,分析了中心孔直径和翅片参数的改变对散热器性能的影响.将数值模拟的结果与实测值进行了对比,结果表明:散热器的热性能影响因素从主到次为翅片厚度,数目,高度,中心孔直径,最佳方案最高温度降低了5.94℃,优化后的散热器能够满足200 W以上集成LED灯的散热要求.     

脉冲涡流检测中参数影响的仿真分析与实验研究

脉冲涡流检测过程中传感器尺寸及激励参数对检测结果影响较大,对其进行优化设计可提高检测系统的性能。在分析矩形脉冲涡流传感器工作原理的基础上,采用ANSYS仿真软件建立了脉冲涡流的仿真模型,仿真分析了传感器尺寸变化对铝板中涡流衰减规律的影响,激励脉冲频率和占空比变化对缺陷检测灵敏度的影响,仿真结果表明:当激励线圈长度增加时,涡流在铝板中的衰减速度变慢,而当激励线圈宽度和高度增加时,涡流在铝板中的衰减速度变快;激励频率与占空比对缺陷检测灵敏度的影响与被测试件厚度有关,对于厚度较大的板材,应适当降低激励频率并提高占空比。最后采用实验的方法对仿真结果进行了验证,实验与仿真结果相一致,证明了仿真结论的正确性。     

覆砂工艺消减铝合金筒形件铸造残余应力的研究

采用钻孔法测试铁型覆砂工艺ZL205A铝合金筒形铸件在不同覆砂厚度下的铸造残余应力,采集各覆砂厚度的凝固冷却曲线,研究覆砂厚度对铸件残余应力及凝固冷却过程的影响;利用Von Mises模型和Mohr-Coulomb模型,进行了覆膜砂铸造有限元仿真.研究结果表明:覆砂工艺能有效减少铸件残余应力.当覆砂厚度达到7mm时铸件残余应力可以降低约62%;覆砂厚度大于7mm后,残余应力继续减小幅度减小.通过对覆膜砂铸造过程测得的凝固冷却曲线分析,建立了覆砂厚度与凝固冷却速率、晶粒大小及共晶温度之间的关系,为实际应用提供可靠的工艺参考.仿真结果显示两种模型模拟的计算结果都与实验趋势基本吻合,但同时也需要考虑到不同覆砂厚度下两种模型各自的适用性.     

一种新的残余应力评估方法

对具有焊接残余应力构件进行了理论和实验研究．研究结果表明，有焊接残余应力存在时，构件的各阶固有频率增加，高阶频率受残余应力的影响比低阶频率大，随着阶数的增加，频率绝对变化越大．在此基础上，提出了一种利用构件固有频率变化评估残余应力的方法．     

厚板焊接接头残余应力和损伤分布的研究

对典型焊接方法下的厚钢板构件焊接性能进行实验和数值模拟研究.首先采用磁弹仪获得MP-σ标定曲线,通过磁弹性法测量得到厚钢板焊接接头残余应力;然后基于ABAQUS及其子程序DFLUX,模拟了厚钢板对接焊接全过程.对比数值模拟和实验结果表明:构件焊接接头纵向应力大于横向应力;沿Y轴的纵向焊接残余应力随着板厚度的增加而增加,厚度小于60mm焊件增加尤为明显.此外,本文耦合了焊接过程中的温度场、应力场,并考虑了积累损伤的影响,完成了焊接构件在低周往复荷载作用下的计算分析,结果表明,在低周往复荷载作用下焊接构件中的残余应力对累积损伤分布有较大影响.     

基于AM60镁合金超精密车削残余应力仿真及实验

为改善AM60镁合金超精密车削加工工艺方法,采用金属切削理论和有限元分析法对超精密加工进行微米级仿真,建立三维有限元模型,并利用Advent Edge软件对残余应力进行仿真分析,研究切削参数对残余应力的影响规律,为验证仿真的结果,对AM60镁合金压铸件进行车削加工,并利用X射线衍射仪对已加工工件表面残余应力进行测量。仿真结果表明:单点金刚石刀具具有的超高导热性,对残余应力分布的热效应起到了一定的抑制作用。工件表面残余应力随着切削深度的增大而减小,随着切削速度的增加而增大。切削进给量对残余应力的影响最明显,切削速度及切削深度影响较小。通过实验测量结果对仿真结果进行验证,为AM60镁合金超精密车削工件表面残余应力的控制打下一定基础。     

CFS/GFS混杂加固RC梁界面应力的参数化分析

采用非线性有限元方法对混凝土梁FRP粘胶层的界面力学性能进行参数化研究,并将所得的界面应力与解析解对比,吻合较好.在此基础上建立了CFS/GFS混杂加固梁界面有限元模型,并将其与双层CFS加固梁进行数值对比研究,结果表明:混杂加固可以有效地控制纤维布末端的界面剪应力,并且界面正应力也有所降低,这种加固方式具有优良的界面混杂效应.文中还就荷载、胶层弹性模量、胶层厚度、纤维布宽度对界面力学性能的影响进行了对比分析,计算结果表明:随着荷载与胶层弹性模量的增加以及胶层厚度的减小,端部界面应力成比例增加,而纤维布宽度在一定范围内变化时,端部应力基本上没有变化.     

等离子喷涂热障涂层的屈曲失效分析

在工作环境中,典型的等离子喷涂热障涂层结构会在陶瓷层和氧化层界面出现分层现象,导致冷却过程中受面内压应力作用的陶瓷层发生屈曲和剥落失效现象.本文采用能量方法建立了分层后陶瓷层(边界固支单层板)屈曲的临界条件,分析了分层形状、陶瓷层面内应力、弹性模量、厚度对临界条件的影响.这些结果可为考虑陶瓷层屈曲失效的寿命预测模型提供一定的理论依据.     

粘钢加固RC梁的锚固剪应力参数分析

在弹性理论的基础上,利用钢板固剪应力计算公式,对在集中荷载或均布荷载作用下采用粘钢加固的混凝土梁,风板锚固最大剪应力的有关影响因素。     

甲板板格屈曲破坏下船体梁的可靠性计算

用结构可靠性理论来分析船体结构破坏是造船理论的又一发展,有着重要的意义。本文论述了由于甲板板格屈曲破坏而导致船体梁最终溃折的破坏方式,对用扶强材加强的板格在平面内压力作用下的三种失效模式以及相应的船体梁极限弯矩作了均值和变异的分析。本文还对构件尺寸、材料特性以及焊接残余应力等因素对板格和船体梁的影响,作了敏感性分析。本文分别以屈服和屈曲作为失效模式计算了两艘实船的失效概率。研究结果表明,在船体梁破坏中板格屈曲比屈服更易发生,这对我们令后进行船体结构系统分析有一定的参考价值。     

套管试压对水泥环密封性的影响

套管试压后产生的微环隙是导致水泥环密封性下降的主要原因之一.根据套管-水泥环受力模型,推导了套管试压后产生的微环隙的定量计算公式.通过计算对影响微环隙尺寸的因素进行了分析.结果表明:试压时微环隙的尺寸与井口压力成正比;与围岩压力、水泥环的厚度呈负线性相关;随套管壁厚的增加而减小;随水泥环弹性模量的增加呈先增大后减小趋势.在水泥环弹性模量为25GPa时,微环隙的尺寸最大,但在其弹性模量小于25GPa时,弹性模量对减小微环隙尺寸的作用更明显,故对于需要高压套管试压的油气井,宜选用低弹性模量的水泥石.     

尺寸效应对纳米银杆拉伸力学特性的影响

采用分子动力学方法研究了圆柱纳米银杆沿[001]晶向单向拉伸时的力学特性，纳米银杆拉伸时所表现出的特性与其宏观特性基本一致．拉伸过程分为弹性变形和塑性延展2个阶段：在弹性变形阶段，应力随应变的增大呈线性增大；在塑性延展阶段，应力则表现出反复振荡，系统由一种结构经错动、滑移演化为另一种结构，是造成此种现象的一个重要原因．研究结果表明，随纳米银杆整体尺寸的增大，纳米杆的弹性模量增大、弹性极限应力减小，并都随整体尺寸的增大而趋于宏观值．随着纳米杆单方向的减小，纳米银杆的弹性模量和弹性极限应力均有不同程度的增加，并不随单方向的增加表现出趋于宏观值的一致规律．     

论构造应力不是油气初次运移的主要动力

油气初次运移是一个尚未完全解决的学术难题。石油地质学界认为,构造应力是油气初次运移的主要动力之一,笔者对该观点进行了质疑。根据有效应力理论和弹性力学理论,分析了构造应力对孔隙压力的影响,建立了孔隙压力增量的计算模型以及孔隙压力释放驱动油气运移尺度的计算模型。结果表明,相同构造应力条件下,烃源岩的孔隙压力增量主要受杨氏模量影响,杨氏模量越大,孔隙压力增量越小;构造应力导致的孔隙压力增量一般不会超过60 MPa;孔隙压力释放只需要排出少量地层流体即可,驱动油气运移的距离很短,相对于烃源岩厚度几乎可以忽略不计;构造应力对油气初次运移的影响十分微弱,不可能是初次运移的主要动力。     

Fe-Ni-P合金镀层内应力研究

在分析电沉积过程中镀层内应力状态变化的基础上,采用螺旋收缩法,对Fe-Ni-P合金镀层的内应力进行了测试,结果表明在电沉积过程中,平均内应力随着镀层厚度的增加而下降;当产生的拉应力较大时,内应力有在镀层中和基体中相互传递的趋势并在镀层中伴有微裂纹产生,这使得镀层中的部分内应力得以释放.图5,参7.     

Determination of Mechanical Properties of Micromembranes with Compressive Residual Stress

A novel model of a load-deflection method to determine the mechanical properties of micromembranes with compressive residual stress is described. Since thin film structures are frequently used in micro devices, characterisation of mechanical properties of thin films is desired by the design and fabrication of micromachines. In this paper, the mechanical properties of thin micromembranes under compressive stress are characterised, which are fabricated by bulk micromachining. The relation between the center deflection and the load pressure on a square membrane is deduced by modelling the membrane as an elastic plate having large deflection with clamped boundaries. According to the model, whether the membrane has initial deflection or not has no effect on the measurement result. The Young's modulus and residual stress are simultaneously determined. The mechanical properties of siliconoxide, silicon nitride membranes and composite membranes of polysilicon with silicon nitride are measured.     

Measureme nt of the mechanical properties of nickelfilm based on the full- field deforma tion: An improved blister method

To characterize the mechanical properties of thin films,an improved blister method is proposed,which combines a digital speckle correlation method with the blister test.Based on this method,an experimental setup is developed to measure Young’s modulus,residual stress,and interfacial adhesion energy of an electroplated nickel flm.The results show that the improved blister method has the advantage of a high accuracy full-field measurement with the simple operation and low requirement on environments,which can be used to characterize the mechanical properties of films with various scales from laboratorial to industrial applications.