热—力加载条件下粘塑性金属材料本构行为研究

发布时间：2021-03-11 04:39

　　随着数值模拟软件的普及,有限元分析在新产品的设计开发,寻找设计薄弱点,以及后续损伤失效分析中的应用越来越广泛,而准确的本构模型是确保数值分析精度的必要条件。作为材料力学行为的数值表达,本构模型的基本任务之一是表征材料在不同加载条件下的应力-应变关系。材料力学性能受诸多因素影响,开发适用性更广、准确性更高的本构模型一直是研究的热点问题。不同材料的宏观属性各不相同,即使同种材料,采用不同制造工艺,微观结构也会存在差异,导致宏观力学性能发生改变。粘塑性变形是金属构件常见的变形行为,多数固体材料在高温条件下（相对熔点而言）,其应力的演化不只与加载方式有关,还和加载速率有关,对于正率敏感性材料,通常加载率越高,得到的应力饱和值越大,而随着温度的升高,应力饱和值减小,体现为热导致的软化现象。材料种类、制造工艺、热处理、微观结构、温度、加载率等变量对力学性能的影响给本构模型的开发提出了巨大挑战。本文以热-力条件下金属材料粘塑性变形为研究对象,主要以微电子封装焊接材料为载体,对在工业实际中应用更为广泛的宏观本构模型进行研究和完善。目前宏观本构模型主要分为两种:宏观唯象模型和基于特定物理机制的本构模型。... 

【文章来源】：西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：120 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

Pb-3.5Sn数值模拟与试验数据对比图（1.25×10-4/s，25℃，ε=0.75%）

图 2-2 和图 2-3 的加载周期均为 240s，最大应变都为 0.6为 50℃和 80℃。图 2-1 Pb-3.5Sn 数值模拟与试验数据对比图（1.25×10-4/s，25℃， ε=0.75%）

图 2-3 Pb-3.5Sn 数值模拟与试验数据对比图（5×10-5/s，80℃， ε=0.60%） 2-1、2-2 和 2-3 可知，该 UCP 模型能够较为准确地模拟高铅焊料 P及不同加载率条件下的应力-应变关系。对比图 2-2 和 2-3 可知，在其下，当温度从 50℃升高到 80℃时，最大应力下降了近 31%，表现出的显著影响，故在研究封装结构可靠性时，温度的影响不能被忽略。试在循环加载时会表现出明显的循环硬化和软化，由图 2-2 和 2-3 可知，模型可以较好地模拟在特定加载条件下 Pb-3.5Sn 焊料的硬化行为，而，对硬化的模拟较差，这是由于温度升高后材料循环硬化率降低，而有明显的温度项，因此不能很好地表征温度改变对材料硬化的影响。


本文编号：3075872