初始组构各向异性对类砂土直剪试验影响的非圆颗粒组模拟

针对圆形和单粒组颗粒模拟试验的缺陷,基于PFC2D的clump命令,开发了非圆形颗粒组,采用单向法、各向同法和沉积法生成不同初始组构特征的试验样品,模拟了砂土直接剪切试验过程.探讨了初始组构各向异性对砂土抗剪强度与剪胀性的影响规律,研究了剪切过程中力链的演化形式,分析了颗粒旋转以及剪切带内外颗粒长轴定向的变化特征.数值试验结果表明：颗粒初始组构的差异对抗剪强度的影响较大,对材料的剪胀性以及内摩擦角的影响较小;剪切过程应力主轴发生了偏转,颗粒接触角向主应力方向靠拢;颗粒旋转主要发生在8倍于平均颗粒半径的条带内,颗粒长轴定向也发生了偏转,偏转方向与主应力偏转方向相同,但滞后于主应力的偏转速度;初始组构的不同影响剪切带内颗粒的旋转速度.     

基于数字散斑相关的封装热机械耦合效应测量

利用数字散斑相关方法(DSCM),对COB封装结构在热循环状态下的表面热机械耦合效应进行了测量.利用CCD摄像机采集封装芯片在不同温度场中的散斑图像,对比采集到的图像,获取封装芯片在温度场作用下的面内变形.根据三角法测量技术原理,将离面位移的测量转化为面内位移的测量,从而获得了芯片受热后的翘曲形变和弹性应变分布.将实验测量与有限元模拟以及理论计算的结果进行了对比,3种结果吻合得比较好,表明了实验方法的有效性和可行性.     

重冲击载荷作用下硬铝合金的损伤行为研究

在自制的冲击实验台上,以一定频率使钢球往复冲击硬铝试件盘,研究硬铝合金在干接触及两种不同黏度的润滑油润滑条件下,随冲击载荷大小及冲击次数变化的表面变形现象。结果表明:冲击时,由于凹坑中心产生的热量不断向边缘传递,使凹坑边缘形成凸起即形成所谓彩虹环;彩虹环高度随润滑油黏度的增加及载荷的增加而增加;润滑油的使用可以降低材料表面的塑性变形和磨损;对于干接触条件,凹坑内部发生微细颗粒碎化,而油润滑时凹坑内部出现微裂纹;微细颗粒碎化及微裂纹的程度均随冲击次数和载荷的增加而增加。     

极值点提取法在芯片翘曲度测量中的应用

分析了牛顿环法的测量原理,利用牛顿环法对芯片翘曲度进行了测量。在钠光源照射下,利用CCD摄像机采集芯片和基准面之间的等厚干涉条纹。为快速、准确地计算条纹级数,提出了极值点提取法,该方法能够自动获取灰度曲线极值点的个数以及位置。由灰度曲线的极小值点个数得到暗条纹级数,从而获取芯片相对于基准面的翘曲程度,完成芯片的翘曲度测量。利用该方法对手机屏幕芯片的翘曲度进行了测量,并将测量结果与投影散斑相关测量法所得结果进行分析比较。实验结果表明极值点提取法计算牛顿环条纹级数、实现芯片翘曲度测量的精度和可行性。     

投影散斑相关方法测量芯片翘曲度

本文采用投影散斑相关法对芯片翘曲度进行了测量。利用单个CCD和单个投影装置多次扫描的方法，得到若干幅具有部分重叠区域的小图像，然后通过配准和拼接获得全景图像，实现整体测量。在拼接区标定若干控制点，然后以这些控制点为基准进行坐标变换实现重叠区域的配准和拼接，以提高分辨率、实现全场测量，得到芯片相对于标准平面的面内位移和形变。通过三角法标定，获得了离面位移和形变，从而完成了对手机屏幕芯片翘曲度的测量。与牛顿环测量法相比较，结果证明了投影散班方法测量芯片翘曲度的精度和可行性。     

显微数字散斑相关测量新型薄膜的力学性能

利用显微数字散斑相关方法(DSCM)对新型高分子薄膜材料力学性能进行了研究。通过实时获取高精度的变形位移场,得到应变场与力学性能之间的关系,实现了新型高分子薄膜的力学性能分析。利用该方法对聚酰亚胺-二氧化硅合成薄膜进行面内位移测量,由薄膜的应力-应变曲线完成了薄膜材料的弹性模量测量;将离面位移的测量转化为面内位移的测量,对聚氨酯-钛酸钡复合高分子材料的电致伸缩应变进行了测量,从而获得电致伸缩系数,实现了材料的电致伸缩性能分析。采用亚像素搜索和曲面拟合相结合的方法进行数据处理,并对结果进行了分析。研究结果表明,数字散斑相关方法为研究新型薄膜材料动静态力学性能与物理性能提供了一种有效的、可行的方法。     

COB封装中热－机械耦合效应的研究*

COB(Chip on Board)是微电子和MEMS中常用的封装工艺之一,但该封装结构中由于多层异质材料耦合引入的热失配将对器件的性能和可靠性产生重要影响.建立了适于求解结构表面热变形分布的理论模型,利用数字散斑相关方法对COB封装在热载荷下的表面热变形分布进行实验测量,并比较了不同封装配置对结构热变形的影响.利用实验结果和有限元模拟验证了理论模型,并讨论了该模型在封装-器件协同设计中的指导意义.     

初始组构各向异性对类砂土直剪试验影响的非圆颗粒组模拟

针对圆形和单粒组颗粒模拟试验的缺陷,基于PFC2D的clump命令,开发了非圆形颗粒组,采用单向法、各向同法和沉积法生成不同初始组构特征的试验样品,模拟了砂土直接剪切试验过程.探讨了初始组构各向异性对砂土抗剪强度与剪胀性的影响规律,研究了剪切过程中力链的演化形式,分析了颗粒旋转以及剪切带内外颗粒长轴定向的变化特征.数值试验结果表明:颗粒初始组构的差异对抗剪强度的影响较大,对材料的剪胀性以及内摩擦角的影响较小;剪切过程应力主轴发生了偏转,颗粒接触角向主应力方向靠拢;颗粒旋转主要发生在8倍于平均颗粒半径的条带内,颗粒长轴定向也发生了偏转,偏转方向与主应力偏转方向相同,但滞后于主应力的偏转速度;初始组构的不同影响剪切带内颗粒的旋转速度.     

往复冲击条件下磨痕三维形貌的测量

提出一种采用傅里叶变换轮廓术(FTP,fourier transform profilometry)对磨痕三维形貌进行测量的方法,具有只需采集一帧条纹图、数据处理少、简单易行和测量速度快等优点,适于自动化测量。采用一种新的产生正弦光强方法,将正弦光强投影到试件表面产生包含三维形貌信息的光栅条纹,利用FTP重建磨痕的三维形貌。实验对不加润滑油状态下往复105次冲击后的磨痕形貌进行测量,并将实验结果与四步相移所测结果进行对比,验证了本文方法用于测量往复冲击条件下磨痕形貌的可行性,并为进一步研究往复冲击时接触润滑效应提供了新的实验依据。