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电子材料界面裂纹的新型湿气压力模型

电子元件与材料 2013年第2期32卷 62-65页

作者：张旻澍李世玮卢智铨厦门理工学院材料科学与工程系福建厦门361024 香港科技大学先进微系统封装中心

为了准确评估电子材料界面裂纹张开空间内的湿气压力,提出了一项新的压力计算模型。有别于传统模型,新模型充分考虑了电子材料界面裂纹扩展的物理过程,计算了湿气扩展至裂纹张开空间内的速率,并结合理想气体状态方程,推导了湿气压力与... 详细信息

为了准确评估电子材料界面裂纹张开空间内的湿气压力,提出了一项新的压力计算模型。有别于传统模型,新模型充分考虑了电子材料界面裂纹扩展的物理过程,计算了湿气扩展至裂纹张开空间内的速率,并结合理想气体状态方程,推导了湿气压力与湿气扩散速率、裂纹张开度的关系。从模型的参数研究中可以发现,如果湿气对流比较缓慢或者裂纹张开度比较大,则湿气压力需要经更长的时间达到饱和。该模型的建立为界面裂纹扩展稳定性的研究,提供了湿气压力评估的理论依据和计算数值。

关键词：电子材料界面湿气压力模型湿气对流界面裂纹

压电材料反平面应变状态的椭圆夹杂及界面裂纹问题

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上海力学 1993年第4期14卷 26-34页

作者：王旭王子昆西安交通大学

本文采用共轭法求解了压电材料反平面变形的椭圆夹杂及界面裂纹问题,前者的解答表明当远场外力均匀分布时夹杂内的应力场及电位移场是常量,后者解答表明在界面裂纹的裂尖处,应力及电位移都具有 r^(-1/2)的奇异性。

关键词：压电材料反平面问题界面裂纹

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电磁材料中界面裂纹的解析解

信阳师范学院学报（自然科学版） 2007年第3期20卷 277-280页

作者：张瑞玲电子科技大学

给出了压磁材料中可导通反平面剪切界面裂纹的解析解.首先利用付里叶变换,使问题的求解转换成对一对变量为裂纹面上位移差的对偶积分方程的求解.在求解对偶积分方程时,把裂纹面上张开位移展开成雅可比多项式形式,进而可以获得应力强度... 详细信息

给出了压磁材料中可导通反平面剪切界面裂纹的解析解.首先利用付里叶变换,使问题的求解转换成对一对变量为裂纹面上位移差的对偶积分方程的求解.在求解对偶积分方程时,把裂纹面上张开位移展开成雅可比多项式形式,进而可以获得应力强度因子、电位移强度因子和磁通量强度因子的解析解.从解析解中可以发现裂纹的应力强度因子与电位移强度因子和磁通量强度因子无关.

关键词：电磁材料界面裂纹对偶积分方程

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QFN器件在湿热环境中的界面裂纹分析

电子元件与材料 2009年第1期28卷 40-43页

作者：杜超蒋廷彪农红密桂林电子科技大学广西桂林541004

因吸潮而引起的界面破裂是塑封电子器件失效的一个重要原因。通过吸潮实验、无铅回流焊环境实验和湿热老化实验研究了QFN塑封器件内部界面裂纹情况。结果表明,未吸潮的器件经历无铅回流焊后很少产生裂纹,吸潮器件在吸潮期间未产生裂纹,... 详细信息

因吸潮而引起的界面破裂是塑封电子器件失效的一个重要原因。通过吸潮实验、无铅回流焊环境实验和湿热老化实验研究了QFN塑封器件内部界面裂纹情况。结果表明,未吸潮的器件经历无铅回流焊后很少产生裂纹,吸潮器件在吸潮期间未产生裂纹,但经历无铅回流焊后器件产生裂纹的几率达100%;裂纹在芯片、芯片粘结材料(DA)和塑封材料(EMC)的交界处的破坏程度最大;产生的裂纹的位置和扩展方向与结合材料的特性、结合界面的强度紧密相关。

关键词： QFN器件界面裂纹湿热吸潮

周期性荷载作用下混凝土-环氧涂层界面裂纹损伤演化机制

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西安理工大学学报 2023年

作者：常留红李飘郑景琦廖奕郭洋南京水利科学研究院港口航道泥沙工程交通行业重点实验室南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室长沙理工大学水利与环境工程学院水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室

周期性荷载作用下界面裂纹损伤演化机制是提升涂层使用寿命的关键。基于复合模式下界面裂纹内聚力模型基本理论，采用内聚力单元模拟混凝土-环氧涂层界面粘结作用，建立双线型界面裂纹内聚力本构模型，模拟不同长半轴和不同尖端角度等... 详细信息

周期性荷载作用下界面裂纹损伤演化机制是提升涂层使用寿命的关键。基于复合模式下界面裂纹内聚力模型基本理论，采用内聚力单元模拟混凝土-环氧涂层界面粘结作用，建立双线型界面裂纹内聚力本构模型，模拟不同长半轴和不同尖端角度等典型裂纹局部应力和应变分布特征，分析Ⅰ-Ⅱ复合型界面裂纹在周期性荷载作用下损伤演化机制。结果表明：周期性荷载作用下界面内聚力单元应力和应变呈周期性变化，3T/4时内聚力单元疲劳损伤累积和裂纹损伤演化速率最快；应力最大值和应变最大值集中在裂纹边缘短轴部位，周期性往复荷载的长期作用下极易发生损伤累积；且应力和应变随裂纹长度和尖端角度的增大而增大，长半轴4L和尖端角度4θ时，最大应变达平均应变的1.44倍和1.55倍，加速了内聚力单元疲劳损伤累积和裂纹损伤演化，致使涂层界面发生力学剥蚀。

关键词：周期性荷载界面裂纹内聚力单元疲劳损伤累积损伤演化机制

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电磁材料界面裂纹平面问题断裂分析

电磁材料界面裂纹平面问题断裂分析

作者：马鹏石家庄铁道大学

学位级别：硕士

电磁材料是一类新型的多功能材料，其特有的电磁耦合效应使其在电子技术、超声技术、智能工程以及其它先进智能结构中得到了广泛的应用。在电磁结构的设计过程中，对其缺陷的研究有十分重要的意义。裂纹，作为一种常见的缺陷，经常预先... 详细信息

电磁材料是一类新型的多功能材料，其特有的电磁耦合效应使其在电子技术、超声技术、智能工程以及其它先进智能结构中得到了广泛的应用。在电磁结构的设计过程中，对其缺陷的研究有十分重要的意义。裂纹，作为一种常见的缺陷，经常预先存在于器件中或者在器件使用过程中因外部荷载产生。因此，近年来人们对关于此类电磁材料断裂力学的研究产生了广泛的兴趣。本文在前人工作的基础上，采用两种界面裂纹模型即经典界面裂纹模型和含接触区的界面裂纹模型，进一步研究了电磁材料界面裂纹的断裂特性，并根据最大能量释放率准则对裂纹扩展进行了预报。所做工作具体如下：利用积分变换和奇异积分方程技术研究了压电压磁双材料界面裂纹二维断裂问题。假设界面上压电材料电势和压磁材料磁势为零;压电层表面受机械载荷和电位移作用，压磁层表面受机械载荷和磁导作用。导出了相应问题的应力强度因子和机械能量释放率的表达式，给出了机械能量释放率的数值结果。结果表明，在同样机械载荷作用下，压电压磁双材料界面裂纹要比相应的弹性双材料不易产生和/或传播，而且增加层的高度可以抑制裂纹扩展。假设裂纹右端存在无摩擦的接触区，采用电不穿透磁穿透裂纹面电磁条件，研究了磁电机械均布荷载作用下含接触区电磁双材料界面裂纹的断裂问题。首先将该问题转化为Dirichlet–Riemann边值问题和Hilbert问题，通过解析求解，导出了应力、电位移和磁导强度因子及能量释放率。然后推导和分析了确定接触区长度的超越方程和闭合形式的解析公式。最后给出了大量数值结果，揭示了所施加的荷载对接触区长度、应力强度因子和能量释放率的影响。在前面工作的基础上，进一步研究了磁电机械均布荷载和热流共同作用下电磁双材料界面裂纹的断裂问题。假定裂纹面为热绝缘面。首先将该问题转化为Dirichlet–Riemann和Hilbert边值问题，通过解析求解，导出了应力、电位移强度因子和能量释放率，得到了接触区长度的一般解析表达式，并退化得到了接触区长度较小时的表达式。最后给出了一些典型数值结果，揭示了热荷载和磁电机械荷载对接触区长度、应力强度因子和能量释放率的影响。仍假设裂纹右端存在无摩擦的接触区，采用磁不穿透电穿透裂纹面电磁条件，进一步研究了磁电机械集中荷载作用下电磁双材料界面裂纹的断裂问题。首先将该问题转化为Dirichlet–Riemann边值问题，通过解析求解，导出了相应的场强度因子（包括应力、电位移和磁导强度因子）及能量释放率。然后给出了确定接触区长度的解析公式。最后对该问题进行了数值求解并与其它几种裂纹面电磁条件下的数值结果进行了对比，进一步研究了集中载荷的位置及大小对接触区长度、Ⅱ型应力强度因子及能量释放率的影响，并根据最大能量释放率准则对裂纹扩展进行了预报。

关键词：界面裂纹电磁材料接触区强度因子能量释放率热流断裂行为

正交异性复合材料界面裂纹双材料参数影响分析

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正交异性复合材料界面裂纹双材料参数影响分析

作者：杨雅娟太原科技大学

学位级别：硕士

复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料,它可以发挥各种材料的优点,克服单一材料的缺陷,扩大材料的应用范围。由不同材料性质的介质沿界面组成一体的材料称为“双材料”。双材料在界面处容易形成裂纹,沿界面存... 详细信息

复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料,它可以发挥各种材料的优点,克服单一材料的缺陷,扩大材料的应用范围。由不同材料性质的介质沿界面组成一体的材料称为“双材料”。双材料在界面处容易形成裂纹,沿界面存在的裂纹称为界面裂纹。结合材料的破坏往往从结合处或界面附近首先发生的.因此,界面裂纹的应力分析对结合材料的强度和可靠性评价具有重要意义。双材料参数是正交异性界面裂纹断裂分析的重要参数。能够更明显的揭示材料常数对裂纹尖端应力场、位移场的影响变化规律。在文献【1-3】中,对正交异性界面裂纹断裂问题进行了探讨,得到了Ⅰ型、Ⅱ型、混合型界面裂纹尖端的应力场、位移场及应力强度因子的理论公式,并且得出其没有振荡奇异性、裂纹面没有相互嵌入现象。本文在文献【1-3】的基础上,通过数学分析的方法,得出了三种情况下的双材料参数统一表达式,为正交异性双材料界面裂纹断裂研究提供理论基础;其次,选用不同双材料参数,对应力场在不同方向上的影响规律进行了初步探讨,并利用MATLAB进行了图像模拟,可以得到双材料参数的应力场的影响规律本文通过利用复合材料断裂的复变方法,构造特殊的应力函数将复合材料平面断裂问题化为偏微分方程组的边值问题,求解了两组八阶齐次线性方程组,得到了正交异性复合材料裂纹与界面垂直时裂尖的特征方程并对特征值进行了数值分析。其结果为工程设计提供了理论指导,为相关领域的界面断裂理论研究和工程结构抗断裂优化设计提供了理论支持和指导。

关键词：正交异性界面裂纹双材料参数偏微分方程边值问题

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弹塑性双材料界面裂纹尖端场一阶项分析

同济大学学报（自然科学版） 1995年第2期23卷 236-240页

作者：罗蕾嵇醒王远功同济大学工程力学研究所

详细分析了弹塑性材料与弹性材料或另一硬化指数ｎ不同的弹塑性材料固结时，界面裂纹尖端场断近展开中一阶项的力学意义，给出由Ｊ积分和应力三轴度Ｑ两个参数共同确定应力和位移分布的条件．

关键词：界面裂纹尖端场 J积分弹塑性材料弹性材料

基于W单元的重力坝坝踵界面裂纹裂尖SIFs研究与设计参数优化

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基于W单元的重力坝坝踵界面裂纹裂尖SIFs研究与设计参数优化

作者：曹政广西大学

学位级别：硕士

水利工程为我国的能源合理分配和经济飞速发展作出了巨大贡献,在众多类型水工建筑物中,重力坝凭借其结构受力明确、便于施工、对环境适应性强等特点得到广泛应用。在重力坝浇筑和服役期间,裂纹是其主要病害。重力坝坝踵为高拉应力区,因... 详细信息

水利工程为我国的能源合理分配和经济飞速发展作出了巨大贡献,在众多类型水工建筑物中,重力坝凭借其结构受力明确、便于施工、对环境适应性强等特点得到广泛应用。在重力坝浇筑和服役期间,裂纹是其主要病害。重力坝坝踵为高拉应力区,因初始缺陷和应力集中等影响,坝体和基岩的胶结面易形成界面裂纹,且在水力劈裂作用下裂纹易发生扩展,降低重力坝的抗滑能力和结构承载力,更甚者引起重力坝的失效。因此,对重力坝坝踵处界面裂纹进行研究,准确地评估界面裂纹的稳定性是具有重要意义的。基于广义参数有限元思想建立的广义参数Williams单元(简记W单元)能够直接求解重要的断裂参量应力强度因子(Stress Intensity Factors,简记SIFs),在分析断裂参数时具有计算效率、精度高,适用范围广,灵活性强的特点。本文以经典的含缺陷Koyna重力坝为工程实例,围绕水力劈裂作用下坝踵界面裂纹的裂尖SIFs展开了以下研究工作:(1)依托Koyna重力坝的工程背景,根据各设计规范、地质资料确定其材料参数、平面假定等工程概况,并建立相应的含裂纹数值模型。基于线弹性均质材料,结合W单元计算Koyna重力坝坝踵处和上游坝体处的裂尖SIFs,并使用ANSYS建立相同参数的数值模型进行对比分析,结果表明:W单元计算格式简便,可避免人为引入二次误差,具有高精高效性;无需重新建立新的计算格式即可满足各类复杂实际工程的断裂参数研究,具有极强的灵活性。(2)引入W单元分析水力劈裂作用下Koyna重力坝坝踵处界面裂纹时,整个裂纹面直接受到水压作用而不满足基于奇异区裂纹面自由建立的W单元计算格式,且界面裂纹的裂尖应力振荡性使得传统线弹性断裂力学无法直接求解裂尖SIFs。基于此,建立了裂纹面受荷的等效模型,即将奇异区内裂纹面上的分布荷载等效为奇异区边界上的一对集中力,使其满足奇异区内裂纹面自由的边界条件,结合算例验证荷载等效系数P在不同裂纹长度、模型尺寸和裂纹位置下的通用性;进而,以一层厚度为t的功能梯度材料层等效模拟界面,以此消除界面裂纹裂尖应力场的振荡性,结合算例验证等效层厚度公式在不同裂纹长度、裂纹位置下的通用性。(3)结合裂纹面受荷和界面裂纹等效模型,使用W单元分析了在材料自重、上游水压和水力劈裂作用下Koyna重力坝坝踵界面裂纹的裂尖SIFs,并研究基岩弹性模量、裂纹面内水压分布形式对SIFs的影响,结果表明,坝踵界面裂纹的K和K较大,极有可能发生扩展,影响重力坝的安全运行。针对该问题,分别研究坝体材料自重、基岩弹性模量、泊松比、上游坝面坡度、下游水压高度和界面裂纹位置对SIFs的影响,并根据SIFs的变化规律为同类型重力坝设计参数提出了优化建议。

关键词： W单元重力坝坝踵界面裂纹水力劈裂应力强度因子设计参数优化