温度应力分析--黄吉锋
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PCB变形的建模与仿真----印刷电路板在回焊过程中变形的建模与仿真摘要在SMT中,回焊是非常重要的工站。
在回焊过程中受到热冲击已成为印刷电路板(简称为PCB)组件生产过程中产生缺陷的主要原因之一。
PCB组件组成材料不同,热膨胀系数等热性能参数相差较大,容易产生翘曲变形等缺陷,造成元器件和PCB之间的电气和物理连接失败,导致整个PCB组件失效。
而由于传统的,经反复试验、反复调整来改进回焊工艺的方法既费时又耗费大量实验经费,不能适应当前电子产品更新速度快、竞争日益激烈的需求,在这一背景下,焊接工艺的建模与仿真、预测与控制研究引起了广泛的关注。
模拟仿真可以识别在回焊过程中的温度变化以及确定其对生产质量的影响;对回焊温度曲线的设定使设计者根据PCB热分布重新排布组件从而使产品设计达到最优化。
本文利用有限元法对PCB组件在回焊过程中的受热进行分析,建立瞬态温度场和应力场模型。
用ANSYS软件对PCB组件在回焊过程中由于受热产生的热机械反应进行了模拟和建模,得出了温度场以及应力场的分布。
由于PCB组件组成材料的热物理性能不同,以及经过不同的温区加热,模拟了不同时刻整个PCB组件的温度场分布。
建立了一个贴装了3个PLCC的4层PCB板物理简化模型,模拟了在三种约束条件下,该组件在回焊过程中受热冲击时,产生的热应力及热变形。
选取PCB上3个点,得到了在三种约束下面位移和离面位移的位移量,即在底面对角两点约束下面位移和离面位移的位移量最大;底面4顶点约束下面位移和离面位移的位移量其次;底面两对边约束下面位移和离面位移的位移量最小。
通过仿真可对回焊温度曲线进行优化,使得PCB 组件得到比较均匀的温度场分布,并调整对PCB的约束,使得变形最小化。
关键词:回焊;热应力;建模;温度场;仿真;,Modelling and simulating for PCB Deformedin refolw solderingAbstract of thesisReflow soldering is very important technics in SMT. Thermal impact to PCBA during reflow soldering is considered one of the main drivers for manufacturing defects. The materials making up a PCBA is various, and the thermal property of the materials is also different ,this may cause some defects for example wargpage. Excessive warpage in the PCB may result in gaps forming between the module leads and the molten solder on the solder pads, then the failure of electronically and physical connection lead to PCBA's defect. The traditional approach of experimentally analysing production defects would be costly and virtually impossible, and can't reach the demand of the producer for the fast renovation and the acute competition. An alternative to this approach is to derive computational and numerical models that encapsulate representations of the key process physics, so that effect analysis of the pertinent process variables may be examined. The application of the modelling and simulation to a sample PCBA has been carried out to explore how undue variations in the reflow temperature can be minimized by a number of different strategies. It has been shown that simple movements of components can have quite beneficial effects on the overall process thermal history of the PCB.The paper use finite element analysis method analysis the thermal impact of PCBA during the reflow soldering ,and building the temperature and stress distribution model. The paper model and simulate the thermal warpage of PCBA during reflow soldering , get the temperature and stress distribution of PCBA. This paper simulate the temperature distribution of PCBA under the condition of the material making up PCBA is different ,and PCBA will go through different oven section, building a simple physical model of a 4-layer PCB with 3 PLCCs to simulate the thermal stress and warpage of PCBA under three constrained conditions, when the PCBA go through the oven sections. Compared the surface displacement and the Zaxis displacement of three points on the PCB under the three constrained condition to get the result of following. The thermal warpage happened under the constrained conditions of the two points on the cross were constrained is large than that happened under the constrained conditions of the four points were constrained . the constrained conditions of the two sides were Simulation warpage is constrained. Optimize and the temperature minimized by adjusting,the temperature figure is attainable through the distribution of PCBA is more uniform, also the constrained condition.KEYWORD: refolw soldering; thermal stress; modeling temperature field; Simulation;1目录摘要 (1)Abstract (1)目录 (2)第一章绪论 (3)1.课题背景意义.................................................................................................................32.国内外研究概况 (3)3.研究思路及方法 (4)第二章PCB组件概述 (5)2.1 PCB简介 (5)2.1.1 PCB的分类 (5)2.1.2 PCB的材料组成 (6)2.1.3 PCB的制造流程 (7)2.2 PCB组件 ....................................................................................................................... .82.3 小结 (8)第三章PCB理论分析与建模 (12)3.1温度场数学模型的建立 (12)3.1.1温度场概况 (12)3.1.2热传递的基本方式 (12)3.1.3初始条件和边界条件 (13)3.1.4温度场的泛函表达式 (15)3.2热应力的数学模型 (19)3.2.1 热应力概述 ........................................................................................................193.2.2 热弹性理论基本方程 (20)23.2.3 热应力的有限元方程.......................................................................................223.3 小结 (23)第四章PCB组件的建模与仿真 (24)4.1 建模以及仿真步骤 (24)4.2 仿真结果及分析 (4)24.3 小结 (4)4第五章:总结与展望 (4)5致谢 (46)参考文献 (4)7附录 (4)8第一章绪论1.课题背景及意义在SMT中,回焊是非常重要的工站。
应用PKPM进行空间结构设计张欣1 1.前言,夏绪勇,黄吉锋(中国建筑科学研究院,北京 100013)摘要:体育场馆、会展中心、剧院等建筑结构常采用大跨空间钢屋盖结构支撑于下部钢筋混凝土结构上构成,这类整体结构形式往往比较复杂,采用传统的层模型无法达到其设计要求,需要采用空间结构建模,考虑上下部共同作用总装分析。
本文在对PKPM的空间建模模块SpasCAD、复杂结构分析软件PMSAP系统介绍的基础,提供了PKPM针对这类空间结构便捷而全面的设计手段,并对其中若干需要注意的问题加以详细阐述。
关键词:空间结构;总装分析;SpasCAD;PMSAP实际工程中,除了常规的标准层模型结构外,还有一些上部大跨空间钢结构支承于下部钢筋混凝土结构来构成,如体育场馆、会展中心、剧院等建筑。
空间结构往往比较复杂,采用传统的层模型无法达到其设计要求,需要采用空间结构建模,考虑上下部共同作用总装分析。
应用PKPM的空间建模模块SpasCAD 与PMSAP分析程序可以进行这类空间结构建模、分析与设计。
SpasCAD是三维空间建模软件,其底层数据结构以具有X、Y、Z三个坐标的节点及空间网格,作为最基础的描述数据,杆件、墙板、荷载等信息都在此基础上建立。
和PMCAD不同,SpasCAD中没有平面网格及标准层概念,也没有楼层组装,所有操作都是针对自然层模型。
图1 三维空间建模体系的SpasCAD正因为此特点,杆件的布置不再受到平面网格的限制,而且楼层关系直接通过自然层表现,连接关系更直观。
通过空间网格定位,布置出更为复杂灵活的空间模型,如体育场馆,工业通廊栈桥等。
这类结构形式一般都比较复杂,如经常会采用上部空间桁架,下部框架看台的形式,平面立面都不规则;上部钢结构桁架竖向振动,温度应力的释放,非比例阻尼,支座的设置等;特殊荷载的施加及设计组1作者简介:张欣,1977.1出生,男,硕士,工程师合;斜墙斜板的分析设计等,PMSAP对这类结构形式有着很强的分析及设计能力。
温度对碳纤维增强复合材料力学性能的影响彭惠芬;王程;王鹏【摘要】基于ANSYS软件建立了碳纤维增强复合材料有限元模型,采用Newmark法对不同温度下碳纤维增强复合材料的力学性能进行研究.结果表明:温度对碳纤维增强复合材料的应力、变形均有较大影响,碳纤维增强复合材料的应力在25 ~80℃时,随温度的升高呈明显上升趋势,当温度达到80 ~100℃时,由于复合材料中的树脂达到其软化温度,碳纤维增强复合材料承载能力显著降低,而100℃之后应力随温度增加呈平缓下降趋势;碳纤维增强复合材料的变形在25 ~120℃时始终呈上升趋势.【期刊名称】《承德石油高等专科学校学报》【年(卷),期】2014(016)003【总页数】4页(P12-15)【关键词】碳纤维增强复合材料;温度;应力;变形【作者】彭惠芬;王程;王鹏【作者单位】东北石油大学机械科学与工程学院,黑龙江大庆 163318;大庆油田有限责任公司钻探工程公司,黑龙江大庆 163453;大庆油田有限责任公司钻探工程公司,黑龙江大庆 163453【正文语种】中文【中图分类】TQ34碳纤维增强复合材料是目前最先进的高性能复合材料之一,在航空航天、船舶、石油机械等领域有着广泛应用。
工程应用中诸如风力发电机的叶片[1-5]、深井采油设备中的抽油杆等纤维增强复合材料,在服役期间都不可避免地受到温度变化影响[6-7],温度变化的影响不容轻视。
因此,研究不同温度下纤维增强复合材料的力学行为,具有十分重要的工程实际意义[8]。
目前,对碳纤维增强复合材料力学性能的研究主要集中在纤维铺设方向、基体黏结力、界面力学行为等方面,而温度对纤维增强复合材料力学行为的研究还不多见[9-11]。
为准确估计碳纤维增强复合材料在不同温度下的力学性能和可靠性,本文利用ANSYS软件,建立了碳纤维增强复合材料的数值模型,分析了碳纤维增强复合材料应力、变形随温度变化规律,为碳纤维增强复合材料在不同温度条件下的应用提供理论依据。
地下工程冻结法温度应力解答
倪国荣;刘庆潭
【期刊名称】《铁道科学与工程学报》
【年(卷),期】1995(000)002
【摘要】为强化地下工程软弱地层,宜采用液氮降温冻结法施工,故在深井高地压下“围岩”承受巨大的温度应力和地应力.本文充分考虑冻结壁轴对称非均质特性和弹、塑性屈服条件,导出有关应力、位移公式和井壁厚度设计方法,这对进一步完善地下工程设计有一定意义.
【总页数】8页(P55-62)
【作者】倪国荣;刘庆潭
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TU752
【相关文献】
1.城市地下工程冻结法施工技术及其应用 [J], 萧岩;程工
2.冻结法在地下工程施工中的应用 [J], 郭瑞平
3.地下工程冻结法施工的温度应力解答 [J], 邱渐根;倪国荣;刘志平
4.城市地下工程中人工冻结法的防冻胀优化设计研究 [J], 刘珣;梁鹏
5.冻结法凿井钢筋混凝土井壁的温度应力应引起重视 [J], 孙文若
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高性能混凝土高温力学及热变形试验研究
王金歌
【期刊名称】《科学技术创新》
【年(卷),期】2024()9
【摘要】本文探究了高性能混凝土在高温环境下的宏观特征、力学性能以及热变形情况。
采用对照试验的方法,分别使用素混凝土和掺入了聚丙烯纤维的高性能混凝土制作了试件,使用两种试件分别进行了高温试验、高温后的力学试验以及热应变试验。
结果表明,随着试件温度的升高,素混凝土试件率先出现裂隙,最后完全剥落,而高性能混凝土试件出现裂隙的时间较晚,只有少许剥落;高性能混凝土的抗拉性能和弹性模量均优于素混凝土,在800℃高温下高性能混凝土试件的抗拉强度损失率为75.5%,弹性模量损失率为94.2%,均低于塑性混凝土试件;加热相同时间下,高性能混凝土的热应变值始终低于素混凝土。
【总页数】6页(P194-199)
【作者】王金歌
【作者单位】广东理工学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU528
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1.纤维高性能混凝土的高温力学性能试验研究
2.高温后PVA-玄武岩混杂纤维高性能混凝土力学性能试验研究
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丙烯纤维对高性能混凝土高温后力学性能的影响试验研究5.钢-PVA混杂纤维高性能混凝土高温后残余力学性能试验研究
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PKPM上部结构设计软件V2.1版改进要点简介黄吉锋;张廷全;肖丽;肖川;王雁昆;聂祺;万福磊【摘要】PKPM2010新规范版本设计软件V2.1版已正式发布.大量的测试和试用表明,V2.1版上部结构软件的分析能力、效率都有非常大的提升,更贴近设计需求,软件的界面与操作更加友好.本文简介了V2.1版上部结构软件的技术提升和新增功能,供设计人员参考.【期刊名称】《土木建筑工程信息技术》【年(卷),期】2014(006)002【总页数】10页(P24-32,44)【关键词】SATWE;PMSAP;求解器;包络设计;广东规程【作者】黄吉锋;张廷全;肖丽;肖川;王雁昆;聂祺;万福磊【作者单位】建研科技股份有限公司设计软件事业部,北京100013;建研科技股份有限公司设计软件事业部,北京100013;建研科技股份有限公司设计软件事业部,北京100013;建研科技股份有限公司设计软件事业部,北京100013;建研科技股份有限公司设计软件事业部,北京100013;建研科技股份有限公司设计软件事业部,北京100013;建研科技股份有限公司设计软件事业部,北京100013【正文语种】中文【中图分类】TU973.2+31 引言2010年以来,主要结构设计规范相继颁布实施了新版本。
PKPM2010新规范版结构分析设计软件采用了全新的研发模式,对方案设计、研发、测试、用户试用等环节进行了全新的策划和有效实施,已经相继推出了2011年3月31日版、2011年9月30日版和2012年6月30日版本,经过用户两年多的使用,反馈良好。
随着大型结构、复杂结构的日益增多,计算规模增大、计算效率提高以及精细化分析的需求不断被提出,同时对软件使用上的便捷性也提出了更高要求。
如果说2010版前三个版本针对的是规范的修订更新,那么V2.1版本重点在于提高软件的性能。
V2.1版上部结构软件历时半年多的集中开发与测试于2013年10月正式发布。
层间结合对沥青路面温度应力的影响
牛力达;王东升;王孙富;冯德成
【期刊名称】《低温建筑技术》
【年(卷),期】2014(036)012
【摘要】分析冬季降温过程中沥青面层温度应力的演化规律,是沥青路面低温抗裂设计方法的理论基础,但现有研究未揭示路面结构的层间结合能力对温度应力的影响规律.因此,首先依据热传导理论,采用ABAQUS有限元软件建立路面温度场数值分析模型;其次,依据热弹性理论,建立路面温度应力分析模型;进而选取典型冬季日气温实测值,分析三种层间结合能力下沥青路面温度应力的日演化规律,计算结果表明层间结合能力对温度应力的影响较为显著.
【总页数】3页(P1-3)
【作者】牛力达;王东升;王孙富;冯德成
【作者单位】哈尔滨工业大学交通科学与工程学院,哈尔滨150090;哈尔滨工业大学交通科学与工程学院,哈尔滨150090;四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司,成都610100;哈尔滨工业大学交通科学与工程学院,哈尔滨150090
【正文语种】中文
【相关文献】
1.层间结合对沥青路面设计的影响分析 [J], 王昕远
2.沥青路面基层与面层间结合状态对路面应力响应的影响分析 [J], 吴士祥
3.层间结合对半刚性沥青路面力学响应影响分析 [J], 赵博文
4.面—基层层间结合状况对半刚性基层沥青路面结构力学响应的影响 [J], 蒋鑫;姚
康;程淳羽;赵子昂;王金存;张思磊;邱延峻
5.层间结合状态对沥青路面疲劳性能的影响 [J], 张勇博
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科学计算可视化技术在转子热应力分析中的应用
王欣;王孟
【期刊名称】《河北工程技术高等专科学校学报》
【年(卷),期】2003(000)004
【摘要】应用华北电力大学开发的转子热应力分析软件,分析计算500MW汽轮机转子的热应力,得到了从转子建模到温度场和热应力场计算全过程的图形输入与显示,可减轻工程技术人员的数据处理工作量,加强现场运行人员对各种运行工况下转子热应力分布规律的了解,为机组的安全运行提供了保证.
【总页数】5页(P8-11,24)
【作者】王欣;王孟
【作者单位】中国大唐集团公司,北京,100010;华北电力大学,机械工程系,河北,保定,071003
【正文语种】中文
【中图分类】TK263.1
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1.可视化技术在水轮发电机热变形及热应力分析计算中的应用 [J], 金跃权;吴建玉;尹柏生
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玉阳
5.科学计算可视化技术在低压电器中的应用 [J], 陈德桂
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国际标准中热应力评价标准的对比
刁成玉琢;李百战;洪丽璇;张颖
【期刊名称】《暖通空调》
【年(卷),期】2017(047)012
【摘要】热应力是高温高湿条件下评价工作人员可接受环境的重要参数.详细介绍了ISO标准中涉及热应力评价的6部主要标准,深入分析并比较了这6部标准在热应力评价上的异同,并阐述了特殊应用的2部标准.对比发现,各标准评价范围、评价原理及方法、测量参数及仪器均存在一定差异.针对交通工具的评价和针对特殊人群的评价扩大了适用人群的范围,使得评价更全面,体系更加完整.介绍了我国热应力标准的发展.
【总页数】7页(P8-14)
【作者】刁成玉琢;李百战;洪丽璇;张颖
【作者单位】重庆大学绿色建筑与人居环境营造教育部国际合作联合实验室;三峡库区生态环境教育部重点实验室;重庆大学绿色建筑与人居环境营造教育部国际合作联合实验室;三峡库区生态环境教育部重点实验室;重庆大学绿色建筑与人居环境营造教育部国际合作联合实验室;三峡库区生态环境教育部重点实验室;重庆大学绿色建筑与人居环境营造教育部国际合作联合实验室;三峡库区生态环境教育部重点实验室
【正文语种】中文
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1.中、美、英三国绿色建筑评价标准对比分析 [J], 金梦苏;潘坤
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浮法玻璃温度应力林平洲;吴振华;关建强【摘要】依据浮法玻璃板为沿厚度方向一维导热降温生产的特点,分析了在降温过程中玻璃板温度应力的发生和变化.【期刊名称】《玻璃》【年(卷),期】2018(045)003【总页数】6页(P18-23)【关键词】浮法玻璃;退火;温度场;弹性模量;温度应力【作者】林平洲;吴振华;关建强【作者单位】中国新型建材设计研究院有限公司杭州市 310022;中国新型建材设计研究院有限公司杭州市 310022;中国新型建材设计研究院有限公司杭州市310022【正文语种】中文【中图分类】TQ1710 引言以全程降温(从约1 100 ℃高温均温玻璃板降至室温如30 ℃恒温玻璃板)为工艺特点进行生产的浮法玻璃,生产过程参考图1 [1],其弹性模量从无到有,并伴随着温度的降低和黏度的升高而逐渐加大。
除去在550~470 ℃的温度区段内通过均热可明显降低其黏度外,其他大部分降温区段并不出现“退火”本义上的应力松弛现象,而温度应力却不断生成和不断积累。
因此,有必要探讨浮法玻璃的温度应力问题。
图1 浮法玻璃生产过程示意图1 浮法玻璃“退火”有别于金属制品“退火”两种不同的“退火”工艺,是讨论温度应力之前应予关注的。
1.1 一般金属制品的“退火”其“退火”是“将组织偏离平衡状态的金属从低温缓慢加热到适当的温度,保持一定时间,然后缓慢冷却以达到接近平衡状态组织的热处理工艺” [2],见图2。
图2 金属制品退火过程示意图从图2可以看出,金属制品退火前的初始状态是低温(室温),以及低温下遗留在制品中的缺陷(如内应力等)。
退火过程是:升温—保温—冷却。
其退火目的之一是利用金属在一定高温下发生的“应力松弛”现象,消除或减少其在低温状态下产生的残余应力。
1.2 浮法玻璃的“退火”浮法玻璃生产(“退火”)的初始状态可视作高温均热板,弹性模量E≈0 ,没有温度应力,与金属制品“退火”前的初始状态完全不同。
其“退火”过程是:高温—低温。
高温状态下应变测量方法
王亚峰
【期刊名称】《国外传感技术》
【年(卷),期】2004(014)006
【摘要】众所周知,要了解各种构件的机械强度就得测量构件各部的应变。
应变测量方法多种多样,而用应变片测量应变是最常用的测量方法。
图1所示为粘着在被试验体上的应变片状态断面图。
应变片由受感部、引线及衬底构成。
受感部用Cu、Ni之类合金材料制成,引线接续受感部,受感部由衬底衬托,用粘接剂将衬底固定在被试验体上。
【总页数】2页(P202-203)
【作者】王亚峰
【作者单位】安徽立达信息技术研究所,合肥,230061
【正文语种】中文
【中图分类】TN405
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1.光纤光栅应变传感器二维应变测量方法 [J], 李金娟
2.高温液态铅铋环境下材料疲劳试验应变测量方法的研究 [J], 李京;陈建伟;赵彦云;吴庆生;黄群英
3.一种紫外三维数字图像高温应变测量方法研究 [J], 郑瑶;柴葳
4.围压状态下树脂砂的高温应力-应变及强度特性 [J], 张家泉;于震宗;林家骝;丁能续;沈联芸;杨彦良
5.高应变状态下混凝土的非等应变幅重复受压性能试验研究 [J], 傅剑平;慕遂峰;白绍良
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