多特征融合灰色模型的板级焊点寿命预测研究

针对板级焊点故障数据繁杂、退化特征不明显、缺乏有效特征提取与预测方法的问题,搭建了板级焊点可靠性评估试验台,提出利用多特征参数融合的特征提取方法和灰色模型的故障预测方法。首先,对电子组件焊点的电阻变化数据进行时域特征参数的相关性分析实现多特征的聚类;其次,利用灵敏度和显著度对不同类别的时域统计特征进行度量,以此计算参数融合权值,构造多参数特征向量;最后,采用灰色模型对特征参数进行预测,并通过融合权值对预测结果进行比例融合。通过试验分析,该方法能够有效对焊点的剩余使用寿命进行预测,提供了一种实现电子设备故障预测与健康管理(PHM)的新思路与手段。     

机电系统损伤与时间应力关系的动态描述模型

时间应力是指机电系统在生产、运输、工作等过程中受到的各种应力的时间历程.本文简要介绍了时间应力导致机电系统损伤的原理.在此基础上,利用失效物理模型对时间应力作用下的机电系统组件累积损伤过程进行了分析,并应用广义随机Petri网理论构建了机电系统损伤的动态描述模型.最后,针对某型电控系统的控制电路进行了案例建模和计算.结果表明,本文提出的机电系统损伤与时间应力关系的动态描述模型能给出机电系统损伤的演变情况,为系统故障诊断和故障预测的研究奠定基础.     

基于六分力载荷的商用车焊点寿命仿真

为了解决车辆在路试过程中白车身顶横梁电阻焊点开裂的问题,通过六分力传感器在比利时路面上采集车辆轮心位置的载荷谱,建立了整车车辆动力学模型并和K&C试验进行对标,通过虚拟迭代的方式获取了车辆悬架接口位置处的力和力矩,建立了整车有限元模型,通过模态应力恢复法得到了焊点的应力谱,采用应力法计算焊点的疲劳损伤,仿真计算结果和试验非常接近,并针对焊点开裂问题提出了改进方案并通过试验验证.实践表明,多技术结合疲劳分析流程可适用于商用车结构件的疲劳性能预测和优化,有效地提升了商用车疲劳性能.     

一种基于平均应力强度因子的焊点疲劳寿命预测方法

传统的焊点疲劳仿真分析方法主要有基于力的LBF方法和基于应力的LMS方法,针对这两种方法所存在的预测精度不高、建模和计算效率偏低等问题,提出一种新的焊点疲劳寿命预测方法,该方法从断裂力学的角度考虑焊点的疲劳失效,采用一种模块化焊点模型,通过有限元提取焊点周围各节点的节点力和力矩,进而推算出焊点裂纹在板厚扩展路径上的平均应力强度因子作为疲劳寿命的评价参量。通过对HSLA340GI和DP600GI两种高强钢材料、4种不同厚度的电阻点焊接头进行剪切疲劳试验,将该平均应力强度因子与试验所得的焊点疲劳寿命数据进行双对数回归分析,得到一条平均应力强度因子与疲劳寿命的拟合曲线作为焊点的疲劳寿命预测曲线,并与传统的LBF和LMS方法进行预测精度的对比分析,结果表明本文的焊点疲劳寿命预测方法的预测精度高于传统的LBF和LMS方法。     

基于焊点形态理论的SMT焊点实时检测技术

焊点质量与焊点形态有关,在应用表面组装技术进行电子电路模块焊接组装的生产过程中之中,通过对焊点形态的实时检测和分析评价,能及时发现组装过程的焊占故障和故障产生原因,从而形成有效的质量的馈控制信息对焊点质量进行实时控制。     

考虑修正平均等效应力强度因子的焊点缺陷疲劳寿命研究

提出了一种基于超声回波的焊点缺陷疲劳寿命预测评价方法。该方法采用模糊数学理论，基于超声回波特征获得损伤系数，然后综合考虑法向应力、剪切应力和初始缺陷的影响，将焊点缺陷在裂纹扩展路径上的修正平均等效应力强度因子作为疲劳评价的参量。通过对DP600GI材料的合格焊点、焊核过小焊点和烧穿焊点的接头进行疲劳试验，比较不同缺陷对焊接疲劳寿命的影响，得到一条修正平均等效应力强度因子与疲劳寿命的拟合曲线作为含初始缺陷的焊点疲劳寿命预测曲线，研究结果表明，该曲线能有效预测含初始缺陷的点焊接头的疲劳寿命。该方法有助于合理设计电阻点焊的缺陷容限。     

简化等效结构应力法车体焊点疲劳寿命评估应用研究

为简化建模流程和计算过程，引入简化等效结构应力法分析点焊结构的疲劳寿命。首先，介绍简化后的点焊有限元建模及简化等效结构应力法的原理；其次，建立某不锈钢车体(包括点焊接头)的有限元模型，以EN 12663标准中提供的三个方向加速度表示的动态载荷为车体疲劳载荷，对比分析简化等效结构应力法相较其它方法的优势。最后，选取危险部位的12个焊点进行疲劳评估。计算结果表明：基于简化等效结构应力的点焊疲劳预测方法具有较高精度，可以用于点焊车体焊点的疲劳寿命的预测。     

焊点热疲劳多模式失效寿命分析

采用概率分析方法研究表面贴装器件无铅焊点的可靠性.以片式元件0603为例,基于非弹性切应变的疲劳寿命模型Coffm-Manson关系式,建立无铅焊点简化几何模型和热疲劳寿命预测的概率求解方法,对该方法的精确度进行验证.将生产制造过程所导致的焊点几何参数随机性和产品在实际服役过程中环境温度的不确定性对热疲劳寿命的影响进行量化分析,为产品初期设计、质量控制标准的制定及售后质量的预测提供依据.研究结果表明,随着随机变量的增多,焊点热疲劳寿命明显降低.将焊点几何参数H、L及温度循环范围△θ等影响低周热疲劳寿命的关键因素视为相互独立并服从正态分布的随机变量,利用已测得的焊点几何参数的均值及方差和小样本试验数据,可以预测同批次所有样本的焊点热疲劳寿命.     

振动环境下焊缝疲劳寿命的预测及分析

根据名义应力法,对某结构焊缝在振动环境下的疲劳寿命进行了预测,并对影响焊缝疲劳寿命的因素进行了分析。使用振动台模拟真实振动工况环境,并得到对接焊缝不同焊点在此模拟振动环境下的应力—时间曲线。首先,应用雨流计数法得到各级应力的循环次数;然后,以BS7608标准中提供的焊缝S-N曲线为依据求得各级应力下焊缝的疲劳寿命;最后,根据Miner线性累积损伤理论预测各焊点的疲劳寿命并分析影响焊缝疲劳寿命的主要因素。分析结果表明:焊缝的存在降低了构件的疲劳寿命,且焊缝焊点的位值及余高的存在影响了焊缝的疲劳寿命。此分析结果与工程实际中对接焊缝的断裂情况相吻合,证明了此焊缝疲劳寿命预测方法的正确性。     

无铅BGA回流焊残余应力仿真分析

以热弹塑性理论为基础,建立无铅BGA焊点在回流焊工艺中的残余应力有限元模型,采用ANSYS进行热结构耦合分析,得到Sn3.5Ag0.75焊点回流冷却结晶后的残余应力分布规律。并针对焊点的直径、焊点的高度、PCB板的厚度和对流系数四个因素建立正交试验表,分析这四个因素对BGA冷却过程中残余应力影响规律,通过极差分析得出影响程度由大到小分别为对流系数、焊点高度、焊点直径、PCB板厚度,对控制BGA回流冷却残余应力提供理论指导。