典型封装结构热疲劳寿命评估及试验技术

为了开展典型仪器设备结构的应力分析及寿命评估研究,利用工程算法和有限元分析方法对常见的封装管壳进行热环境下的应力分析,采用显微数字图像相关技术对焊点热应变进行全场测量,验证了计算模型的正确性和准确性,最后采用蠕变应变寿命评估模型和剪切应变寿命评估模型对焊点寿命进行了评估,并设计了CQFP68封装管壳的温循试验,验证了计算方法的可行性,形成了一套较为完整的板级仪器设备热环境下的寿命评估及试验验证技术。     

高强化柴油机活塞加速热疲劳与等效寿命评估方法

针对高强化柴油机中的活塞在实机状况下热疲劳寿命难预测的问题,提出采用加速热疲劳方法的部件模拟试验寿命来预测活塞的实机寿命。基于临界面法,循环计算得到活塞在实机工作条件下和部件模拟条件下的仿真寿命结果,并运用活塞加速热疲劳试验数据对仿真的寿命数据进行验证,得到的寿命仿真计算值与试验值一致性较好,验证了临界面法的精确性;通过损伤等效分析,确定活塞实机标定工况下的寿命与台架寿命之间的关系;采用非线性拟合的方法,得到部件模拟条件试验条件下循环寿命与加载时间、最高温度之间的关联式。研究结果表明：在实机工况和部件模拟试验条件下,仿真计算得到活塞最先发生疲劳破坏的位置为喉口区域,说明二者的失效区域和失效特征具有一致性;在活塞喉口最高温度为408.6 ℃时,得到活塞实机标定工况下的寿命是部件模拟条件下的21.2倍;在活塞部件模拟条件下,最高温度相同时,活塞寿命随加热时间的减小而减小;加热时间相同时,活塞寿命随最高温度的增加而减小;根据拟合的关联式,得到活塞发生破坏时的活化能为61.5 kJ/mol。     

引信电子延时装置储存性能变化原因分析

为了研究引信电子延时装置储存性能变化及原因,定位退化或失效元器件,以接近质保期的两个引信电子延时装置为样本开展加速试验,并通过电路仿真模拟,分析可能出现失效的元件为陶瓷电容和末级三极管,得出电子延时装置储存失效或退化的原因是陶瓷电容层间膨胀幅度不同,容值减小以及末级三极管引线键合界面微裂纹扩展。结果表明,通过加速试验与电路仿真相结合的方法可以找出失效元器件并分析其性能退化原因。     

稳定杆疲劳载荷确立及疲劳寿命分析

横向稳定杆是汽车悬架中的重要结构部件,当其疲劳断裂发生时,会严重危害车辆行驶的安全性.基于传统汽车稳定杆设计处于类比和经验设计阶段,疲劳可靠性设计偏保守、开发周期长,对整车性能和成本控制不利.文中首先,采集试车场内稳定杆连杆载荷,利用Palmgren-Miner线性累积损伤理论,确立疲劳载荷制定方法,生成稳定杆疲劳试验多级载荷谱;然后,通过疲劳仿真分析,确定稳定杆疲劳试验危险截面及疲劳热点.最后搭建进行稳定杆疲劳台架试验.结果表明,稳定杆疲劳台架试验失效寿命及位置与仿真预测基本一致.说明文中疲劳载荷制定方法有效,对稳定杆疲劳载荷制定、疲劳寿命预测有一定的指导意义.     

特种设备钢丝绳的应力和疲劳寿命仿真分析

为分析钢丝绳在提升工作过程中绳上的应力分布和疲劳失效情况,以某型特种设备用6× 36 WS钢丝绳为研究对象,对钢丝绳在轴向拉伸和绕滑轮弯曲状态下的应力和疲劳寿命进行了仿真研究。建立钢丝绳的有限元模型,仿真分析了其在轴向拉伸和绕滑轮弯曲状态下的应力分布情况;进行钢丝的疲劳试验,得到了钢丝疲劳寿命数据;根据钢丝疲劳数据和钢丝绳有限元分析结果,依据Miner线性累积损伤理论进行了钢丝绳的疲劳寿命仿真分析。结果表明：钢丝绳在相邻钢丝接触区域、相邻绳股接触区域以及钢丝绳与滑轮接触区域应力较大,应力越大的部位,最先发生疲劳失效,疲劳寿命越小。     

双应カ步进加速退化试验统计分析研究——模型与方法

针对新研制、高可靠j长寿命产品样本量小的特点及单一加速应力水平的极限问题，提出双应力交叉步进加速退化试验方法，实现其寿命及可靠性评估。通过建立包含剩余标准化系数的退化轨迹模型，描述退化量与应力水平相关产品的性能退化规律。利用基于累积损伤模型及时间折算的模型参数估计方法进行加速退化数据的统计分析，得到产品在使用应力水平下的寿命及可靠性信息。以具有退化失效特点的典型电真空器件电子倍增器为对象进行方法应用，应用结果验证了该方法的有效性。     

星载多功能热控制研究

为保证多功能结构内部电子元器件和设备的热可靠性,以及对温度变化的适应能力,利用ANSYS软件中的热分析模块对弹载多功能结构样机--远置单元,进行热传导分析和热应力分析,验证其结构设计的合理性,从而为电子设备的热设计从理论上提供设计依据.通过对样机在上电情况下进行温度循环实验和温度老炼试验,可知样机工作稳定,结构设计合理.     

基于数学形态分形维数与模糊C均值聚类的滚动轴承退化状态识别

针对滚动轴承的退化状态识别问题,融合数学形态学与模糊聚类理论,提出一种基于数学形态分形维数与模糊C均值聚类的退化状态识别方法。以数学形态分形维数作为滚动轴承的性能退化特征,从分形角度定量描述其复杂度与不规则度。鉴于不同退化状态边界的模糊性,将模糊C均值聚类方法应用于对退化状态的模糊聚类中,根据最大隶属度原则识别轴承性能退化状态。依托杭州轴承试验研究中心进行滚动轴承疲劳寿命强化试验,采集了滚动轴承从完好到失效的整套全寿命数据,将该方法应用于滚动轴承全寿命周期振动信号中,总体状态识别成功率达到96%. 研究结果表明：该方法计算代价小、效率高,能够有效地识别出滚动轴承的性能退化状态。     

基于支持向量机和卡尔曼滤波的机械零件剩余寿命预测模型研究

现有机械零件剩余寿命预测模型在建模过程中,无法同时采用已有数据库数据及被预测产品实时退化数据,为了弥补其不足,提出一种支持向量机（SVM）和非线性卡尔曼滤波相结合的机械零件剩余寿命预测模型。根据现有全寿命试验数据训练所得的SVM回归模型,建立非线性卡尔曼滤波状态更新方程,依据机械零件退化特征构造时间更新方程,设定初始剩余寿命值及其方差,通过逐步迭代计算各时刻剩余寿命估计值及一定置信水平的置信区间。该计算模型能够充分利用现有零件与同类零件全寿命试验数据和被预测零件的实时状态退化数据,实现剩余寿命预测。以某型号滚动轴承为例,验证了所提出剩余寿命预测模型的精度、稳定性及工程应用价值。     

加速度计贮存试验及寿命评估方法研究

针对长期贮存后加速度计寿命难以评估的问题,提出一种综合利用加速试验数据与自然贮存试验数据的评估方法。采用极小卡方估计和拟合优度检验,处理加速度计的自然贮存数据,得到其可能服从的4种寿命分布函数,确定加速度计寿命分布形式为威布尔分布和Ⅰ型极大值分布;基于加速度计的先验信息,设计并开展加速度计的步进加速寿命试验,获得加速度计的加速失效数据;在威布尔分布和I型极大值分布假设下,依据加速失效数据估计加速度计寿命分布模型参数,采取加速因子变异系数的方法,选定Ⅰ型极大值分布为加速度计的寿命分布函数,得出常规应力水平下可靠度0.90和0.95的寿命分别为14.917 6 a和10.052 4 a. 通过对比标准贮存环境中和寿命分布模型中加速度计的失效比率,验证了综合利用两种试验数据评估加速度计寿命方法的有效性。     

Study on Higher Efficiency Thermal Cycling Profile for HALT

HALT (highly accelerated life test) is a new reliability test technique. This paper uses nonlinear finite element method to analyze the stress strain characteristic of solder joints of PQFP (plastic quad flat packaging) and BGA (ball grid array) under thermal cycle test, and studies influences of profile parameters of the thermal cycle, such as hot and cold soak temperature, hot and cold soak time and temperature change rate, on elastic strain range, accumulated plastic strain, fatigue life and test efficiency of two types of solder joints. Based on the above research and experimental verification, this paper presents the method to build an optimal thermal cycling profile for HALT of electronic components.     

Study on Integrated Thermal Cycle and Vibration Profile for HALT

Focusing on electronic products, this paper establishes a finite element model for printed circuit board （PCB） assembling with enhanced ball grid array（EBGA）component under vibration environment. Based on this model, it studies relations between fatigue rate of solder joint and temperature, vibration frequency. Moreover, it analyzes propagation of micro-crack produced by thermal cycle under vibration stress. The results offer a method to optimize the thermal cycle and vibration integrated profile and to combine vibration test and thermal cycling for highly accelerated life test （HALT）.     

地理环境要素对机电设备通用零部件适应性的影响

为提高设备环境适应性,本文针对地理环境对于机电设备通用零部件适应性的影响进行了研究.采用文献萃取法,整理以往设备适应性实验的研究成果,梳理不同地理气候要素对散热产品、发动机、电子设备、密封设备、液体物质、材料性能、机械系统以及蓄电池的定性或定量影响.结果表明:该方法有效提升了地理环境对机电设备影响的认知,对精准设计装备适应性的控制实验有较为重要的意义.     

自动电装SMT回流焊加热设备的数字PID控制实现

现代电子武器装备的生产中，回流焊技术广泛应用于SMT中。回流焊机温度控制硬件系统可用单片（板）机或PC机等实现，其软件程序核心是PID控制模块，根据增量式PID算法程序流程，并经过改进，用VB6．0编写程序。该控制程序实现了一定加热区的恒温控制。实验结果理想，在350mm的截面上，实现了±2℃的控制预期目的。     

基于有限元分析的电子部件热应力仿真方法

针对实际的快速温变试验中不能直观迅速地了解引信电子部件失效的原因及其失效过程的不足,提出基于COSMOSWORKS有限元分析软件的引信电子部件热应力仿真方法。该方法是热结构的耦合运算,包括热分析和热应力分析。首先根据温度循环试验剖面图定义参数,包括分析类型和选项、材料属性、施加载荷和约束,划分网格,然后应用软件的热分析功能求解在一定边界条件下的温度场,将温度场的计算结果作为热载荷再进行热应力仿真,求解热应力应变分布。快速温变循环强化试验表明:仿真结果符合实际,通过热应力仿真能够直观快速地发现引信电子部件的失效原因,了解失效过程,解决引信可靠性承受快速温变能力差的问题,为分析引信电子部件的热失效机制、优化其结构、提高引信可靠性提供了理论依据。     

基于GIS的嵌入式军用电子地图系统

基于GIS的嵌入式军用电子地图系统,由Linux操作,ARM7TDMI微处理器,TFT液晶显示器、触摸屏、GPS接收板等组成.系统将已有军用电子地图数据文件转换成嵌入式电子地图数据文件,并利用原有嵌入式软件平台开发编译电子地图程序,从而实现将PC机上的电子地图移植到嵌入式设备上,达到军用电子地图袖珍化的目的.     

航空电连接器热疲劳失效机理研究

电连接器插孔是弹性元件,在交变热应力的作用下易产生热疲劳,出现应力松弛现象,从而影响电连接器的接触可靠性。结合加速寿命试验理论,提出了一种电连接器热疲劳试验方案,设计了试验电路并进行了试验,分析了电连接器的热疲劳失效机理。试验结果表明：试品的接触电阻值随温度循环次数的增加而缓慢增长,其宏观原因是插孔收口处孔径增加,接触件间接触力减小;循环应力中温差或温度变化率的增加,会加速连接器接触电阻的增长。试验后试品插孔的金相分析发现: 温度循环条件下,连接器插孔中微观组织结构的变化,即插孔中的α相晶粒尺寸和滑移线密度均有所增加,滑移方向差异化程度增强,是导致其接触可靠性和性能逐步蜕化的根本原因;温差范围与温度变化率对电连接器性能蜕化的综合作用取决于滑移线密度与滑移方向差异化程度的“对抗”结果。