电子封装结构振动损伤寿命研究

发布时间：2020-10-23 17:16

　　随着火箭导弹受到的力学环境也越来越恶劣,仪器设备的功能更加多样化和体积更加小型化,仪器设备不仅功率更大、温度更高,其振动冲击环境也十分严酷。目前国外对仪器设备失效机理分析以及损伤寿命评估已得到广泛开展,而国内对该领域的研究甚少。通过探究仪器设备损伤机理,对设备损伤寿命进行评估,对提高封装结构可靠性具有重要意义。在某些情况下,振动冲击所引起的失效成为封装结构主要失效原因,探究封装结构在振动冲击力学环境下损伤,通过仿真分析其力学响应进行寿命评估,并与试验相结合相互验证。是研究失效物理的主要途径。实际情况下,多轴向振动状态是航天产品在工作中主要承受的力学环境。开展多轴向力学环境研究,与传统3正交轴依次施加激励的模式进行损伤对比,是目前研究振动寿命评估的主要方向。本文针对典型CQFP封装结构仪器,开展有限元建模技术的研究,基于激光测振技术开展模态试验以及频响试验,并对有限元模型进行修正。通过对比单轴多轴激励下放大特性,发现多轴向激励可以激发结构更多的模态以及更大的能量。开展随机振动封装结构损伤寿命评估研究,分别用三区间法、Dirlik法、雨流计数法对薄弱环节进行应力幅值概率分布研究,以及寿命评估;并分析不同带宽下三种方法适用性。开展单轴与多轴激励下设备损伤研究,得到结构在单轴、多轴环境下损伤比,发现工程上采用三个正交轴依次振动以等效多轴振动的试验手段不一定保守。最后,本文开展二者损伤等效研究,对单轴振动制定基于二者损伤等效的激励条件,使得二者振动环境下寿命相等。
【学位单位】：中国航天科技集团公司第一研究院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O327;TN405
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 封装结构可靠性发展现状
        1.2.3 多轴及单轴振动研究现状
        1.2.4 封装结构发展
    1.3 本文主要工作
第二章振动疲劳基础理论
    2.1 引言
    2.2 结构动力学相关理论
        2.2.1 结构固有特性分析理论
        2.2.2 随机振动理论
        2.2.3 动力学响应研究
    2.3 疲劳相关理论
        2.3.1 S-N曲线
        2.3.2 变幅载荷谱下疲劳寿命
    2.4 多轴随机振动疲劳寿命估算方法
    2.5 本章小结
第三章封装结构仿真建模以及传递特性研究
    3.1 前言
    3.2 模型介绍及简化
    3.3 材料参数及单位制
    3.4 边界条件
    3.5 模态特性分析
    3.8 电子设备频响分析
        3.8.1 模态叠加法
        3.8.2 电子设备频响分析
    3.9 本章小结
第四章封装结构随机振动分析以及寿命研究
    4.1 引言
    4.2 封装结构随机振动分析以及寿命研究理论
        4.2.1 力学环境
        4.2.2 研究原理
    4.3 单轴振动
        4.3.1 X方向单方向振动结果
        4.3.2 Y方向单方向振动结果
        4.3.3 Z方向单方向振动结果
    4.4 多轴振动
    4.5 本章小结
第五章封装结构单轴、多轴随机振动损伤研究
    5.1 引言
    5.2 单轴多轴随机振动损伤差异研究
        5.2.1 关键位置处损伤分析
        5.2.2 单轴多轴振动状态寿命损伤对比
    5.3 三区间法基于损伤等效试验条件研究
        5.3.1 等效原理
        5.3.2 基于三区间法寿命计算结果
        5.3.4 三区间法基于损伤等效激励制定方法
    5.4 基于损伤等效的单轴激励条件研究
    5.5 本章小结
第六章仪器设备随机振动损伤试验研究
    6.1 模态分析
        6.1.1 光学模态试验
        6.1.2 灵敏度分析与模型修正
    6.2 传递特性试验
    6.3 寿命试验
        6.3.1 振动寿命试验研究
        6.3.2 仿真分析
        6.3.3 多轴振动试验
    6.4 本章小结
结论
参考文献
致谢

【参考文献】

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