跌落冲击计算机辅助测试系统的研究

介绍了跌落冲击测试系统的组成和原理,基于跌落冲击试验的共性,研究了跌落冲击试验数据处理方法,在采用卡尔曼滤波对采集数据进行处理的基础上,提出冲击过程曲线的B样条拟合方法以及基于拟合曲线的最大加速度值和速度变化量的求解算法。最后,依据各种试验原理,利用VC 6.0开发了集产品脆值和破损边界曲线测定、包装件跌落试验、包装材料动态缓冲性能测试于一体的计算机辅助测试软件。     

基于磁流变弹性体的缓冲装置设计及其冲击响应特性研究

利用聚氨酯基磁流变弹性体,结合ANSYS有限元仿真,设计制作了一种剪切式磁流变弹性体缓冲装置。搭建自由跌落冲击试验系统和冲击响应谱试验系统分别测试了该缓冲装置的冲击响应特性,研究了在不同磁场下缓冲装置的缓冲性能。实验结果表明在自由跌落冲击和冲击响应谱两种试验中,所设计的磁流变弹性体缓冲装置都具有较高的缓冲率,且装置的缓冲率随着磁场的增加而增大,表明磁流变弹性体缓冲装置起到了一定的缓冲作用,且可以实现外加电流对其缓冲效果的控制,该研究为磁流变弹性体在半主动/主动隔振缓冲领域的应用做出了有益探索。     

跌落损伤脆值及损伤边界

提出了跌落损伤脆值与跌落损伤边界的新概念,并提出了测定获取跌落冲击损伤脆值与跌落损伤边界曲线的技术过程与方法.以嘎拉苹果为研究对象,设计多组高度对嘎拉苹果进行自由跌落刚性冲击试验.在测试获得冲击力-时间数据的基础上,通过理论分析计算,得到加速度-时间、变形量-时间等动态关系曲线,获得了嘎拉苹果跌落损伤脆值;构造了嘎拉苹果跌落损伤边界曲线.结果表明,跌落损伤边界曲线与传统产品跌落破损边界曲线存在较大差异.对应果品类产品,即使速度很小,只要产品瞬时加速度达到一定值,也将产生冲击损伤;对应不同的损伤率,可构造相应的多条损伤边界曲线.提出的概念及研究结果为控制果品类产品的跌落损伤、合理地进行缓冲包装设计提供了新的理论基础.     

板级封装焊点的振动冲击加速失效方法研究

设计了一种针对板级微电子封装微焊点的振动冲击加速失效试验。对线路板施加定频正弦振动载荷,测量线路板应变值以标定PCB板级载荷水平,采用高速数据采集系统记录了振动载荷作用下的微焊点失效动态过程。结果表明：通过调节振动条件,采用板级振动试验可以获得近似板级跌落冲击试验的峰值形变,其峰值载荷作用频次高于跌落冲击试验;失效数据监测结果显示焊点在振动冲击试验中表现为疲劳失效特征。本加速失效试验在保持焊点失效特征的同时提高了试验效率,可作为跌落冲击条件下微焊点板级可靠性评估的备选试验方案。     

高速摄影技术在跌落加速度测试中的应用研究

以垂直冲击试验机为测试平台,对采用高速摄影机测试跌落冲击加速度的方法进行了初步研究;通过将分析结果与加速度传感器测试值进行对比,分析了高速摄影机测试精度及其影响因素。     

多层苹果刚性跌落冲击模型与冲击响应研究

基于损伤条件下果实刚性跌落冲击变形特征,提出一表征其非线性黏弹性的动态流变模型,建立多层果实跌落冲击模型.以"富士"苹果为研究对象,实施多个高度下的跌落冲击试验,进行动态流变模型的参数识别、4层苹果跌落冲击响应的理论分析与试验结果比较.结果表明,试验结果与理论模型结果吻合性好,所提出苹果流变模型、多层果实跌落冲击模型能合理地表征苹果的非线性黏弹性流变特征、跌落中击动力学特征.研究结果为果实的合理运输包装设计提供了理论基础.     

箱装电子仪器安全跌落冲击数值模拟方法研究

为正确评估跌落冲击对箱装电子仪器可靠性的影响,确定了合理的包装参数和设计流程,科学指导运输与试验,分别采用理论分析和有限元计算方法对箱装电子仪器垂直跌落的情况进行了仿真,得到了垂直跌落条件下电子仪器最大加速度和最大位移随跌落高度与缓冲垫弹性模量变化的规律。结合产品脆值,确定了产品储运过程中的最大堆垛高度,并得到了合理的包装设计流程,从而为有效指导产品包装设计、实体试验和储运安全提供了理论依据。     

一种流通过程现场测试跌落方位传感器的研究

跌落方位是跌落冲击中的一个重要参数,测量较为困难,提出了一种基于电容传感器的跌落方位现场测试新方案,分析了其基本结构、测量电路、测试原理和方法.     

包装六面体角（棱）跌落时各跌落角误差的关系及控制方法

推导了包装六面体在垂直冲击试验中角（棱）跌落时各跌落角以及角误差之间的关系,以实例说明了满足试验标准时各跌落角误差取值的限制,并提出了仅控制角误差ｄα、ｄβ来满足被测试件记位置要求的方法。     

基于脆值理论的家用空调器挂机包装防护研究

针对空调器挂机包装跌落出现的问题,本文研究了空调挂机包装跌落的脆值及其缓冲包装。首先,以传统脆值理论及破损边界曲线作为空调器挂机包装设计的理论依据,基于现有空调器包装缓冲方案设计,引入"产品包装位移承载"的概念,实现对挂机的缓冲包装方案的理论冲击G值的计算;同时对相应包装方案进行跌落试验测试,测得实际跌落冲击G值;最终,通过对比理论计算和试验测试的G值结果,对理论计算进行适当的复核,得到以"产品包装位移承载"为基础的空调器挂机包装设计的理论依据。进而可实现对现有空调器挂机跌落冲击的G值进行预估,缩短了挂机包装设计周期,降低了空调器包装开发成本。同时该方法也可以为空调器的结构和包装设计优化提供一种新的理论参考。     

侧吸式油烟机包装件的跌落分析及优化设计

目的基于侧吸式油烟机包装件的跌落试验与仿真研究,对侧吸式油烟机缓冲包装的结构进行改进设计。方法首先对侧吸式油烟机包装件进行原方案的跌落试验,然后运用Pro/E软件建立三维模型,并利用Workbench和LS-DYNA软件进行跌落仿真分析,最后结合跌落试验与仿真结果,改进缓冲包装的结构设计,进行仿真验证。结果通过跌落试验,观察到底面和侧面衬垫以及油烟机机体都发生了损坏,得到了支撑架零件各个跌落工况的冲击加速度值。对比跌落试验和仿真分析结果,两者误差在9%以内。结合试验与仿真分析结果,对原设计方案进行改进并仿真验证,得到原方案从初始速度值2.97 m/s衰减到0所需的时间为10.3 ms,最大加速度值为43.10g,改进方案的初速度衰减到0需要14.5 ms,最大加速度值为33.41g。结论运用试验和仿真的方法对侧吸式油烟机包装件进行评估,验证仿真结果的有效性,利用仿真分析法指导缓冲包装改进设计,此思路能够为后续类似的缓冲包装设计提供参考。     

基于有限元分析的笔记本纸浆模制品包装改进设计

目的在跌落工况下验证笔记本纸浆模制品对产品的保护性,并进行改进设计。方法使用Creo对笔记本电脑及缓冲包装结构进行初步设计,根据实际的物理跌落试验工况建立跌落仿真模型,通过ABAQUS/Explicit进行仿真分析,得到产品跌落加速度曲线和产品应力应变云图。根据仿真结果进行缓冲包装设计改进,对改进后的方案再次进行仿真分析并进行试验验证。结果初步设计方案的正面跌落加速度达到160.1g,超过规定值120g,且键盘面板塑性应变达到4.95%,存在较大变形风险。纸浆模制品缓冲结构改进后,跌落时正面、侧面和底面的跌落加速度分别为118.5g、98.2g、101.2g,均处于规定值范围内。键盘面板塑性应变降低至0.14%,符合要求。此外,仿真数据与实测结果基本吻合,仿真过程能较好地反映包装制品与产品的跌落碰撞过程。结论通过有限元分析法进行跌落仿真分析,相较于传统的试验法,能快速、准确地找到包装方案的风险点,可为产品的缓冲包装结构改进设计奠定良好基础。     

燃料运输容器跌落姿态分析技术

目的总结燃料运输容器跌落分析流程,设计合理的姿态分析方案,通过分析使燃料运输容器设计满足GB 11806规定的跌落试验要求。方法使用动力有限元方法对新燃料运输容器进行多姿态多工况的跌落分析,并根据试验结果对分析结果进行验证,将分析和试验经验总结成完整的分析流程。结果通过分析,新燃料运输容器在正常运输条件下的最不利跌落姿态为9°小角度跌落,该工况下容器外壳最大变形量为49 mm。事故运输条件下最不利跌落姿态为正向垂直跌落,燃料组件最大冲击力为1.78 MN。结合分析和试验结果总结了容器最不利跌落姿态的分析流程和技术要点。结论结合分析和试验结果,得到了新燃料运输容器各跌落试验的最不利跌落姿态,并总结了燃料运输容器跌落分析的通用流程。     

液晶显示屏包装件跌落仿真分析及结构优化

目的 探究液晶显示屏包装件的跌落仿真分析方法,根据仿真分析和辅助结构设计进行优化改善.方法 根据液晶显示屏的包装形式,创建显示屏包装件的3D模型,运用Ansys LS-DYNA动力学模块对包装件进行z向面跌落仿真.通过材料所受等效应力识别存在失效风险的材料,并对材料结构进行优化改善.结果 通过跌落仿真分析,发现托盘挡墙位置承受了较大应力.其中最大等效应力为67.9 MPa,大于材料屈服强度;有效塑性应变为0.046,大于材料屈服点对应塑性应变,材料存在一定破损失效风险,需要对托盘结构进行优化来增加其支撑强度.结论 通过跌落仿真分析与跌落试验对比,验证了跌落仿真方法的可靠性,通过仿真分析找到托盘较优力学结构,通过试验验证了结构的合理性.     

基于Ansys的缓冲材料结构单元

目的研究纸浆模、EPE材料的单元结构与组合结构,以提高其缓冲性能。方法通过Ansys仿真分析单元结构的静态压缩实验,对比不同材料结构单元在静载时的承载能力,在此基础上,建立产品缓冲结构单元模型,运用Ansys/LS-DYNA的Drop Test模块进行动态跌落实验,比较不同材料结构单元与缓冲性能,并通过试验验证。结果验证了组合结构在静载和跌落冲击时的缓冲性能优于单个缓冲结构。结论在缓冲包装中,通过优化缓冲结构单元可提高结构的缓冲能力。     

某型号液晶电视包装件角跌落仿真及屏碎分析

目的 为了提高液晶电视的包装在跌落过程中的保护作用,增加产品安全性。方法 采用三维建模软件Creo建立液晶电视零部件及包装三维实体模型,导入LS-DYNA进行有限元仿真分析,并通过液晶电视跌落试验验证了跌落仿真分析的可行性。基于仿真结果在LS-DYNA中重新建模,有针对性地设计新的包装结构。将改进后的包装件进行相同的跌落模拟,对比改进前后结果。结果 对液晶电视包装件进行角跌落自由落体的工况下的跌落仿真分析,结果显示,改进包装前液晶面板z方向的加速度峰值最大,最大可达到250g,改进包装后各方向峰值都相应减少,其中面板z方向加速度峰值降低了64%,同时液晶面板Mises应力最大值减少了10%。结论 有限元仿真分析能较为准确地反应实际跌落工况,并能获得液晶电视跌落冲击中任一时刻各部件的Mises应力和变形,对包装的设计改进具有指导意义,改进的包装结构能对液晶电视起到更好的保护作用。     

跌落试验数据采集及分析系统研究

针对跌落试验机使用中很少使用数据采集与分析的问题,提出并研究了一种解决方案,利用较少投入提升跌落试验机的应用范围和研究价值;完成了一种基于LabVIEW的包装试验虚拟仪器应用研究;总结了在数据采集、分析和存取以及人机交互方面所做的工作和取得的进展。     

乏燃料运输容器事故工况密封分析研究

目的 为防止放射性物质泄漏,要求乏燃料运输容器在事故工况下保证容器的密封。通过对乏燃料运输容器比例容器事故工况密封分析研究,为乏燃料运输容器密封分析提供依据。方法 为验证假想事故工况乏燃料运输容器的密封性,采用LS-DYNA分析软件,开展乏燃料运输容器比例容器9 m跌落分析,提取密封螺栓跌落过程中的载荷时程和密封面分离量,并在比例容器跌落试验后开展气密性能试验。结果 跌落分析结果表明,比例容器内、外盖在跌落过程中,密封螺栓应力满足限值要求;内、外盖密封面最大分离量小于密封结构有效回弹量。同时跌落后容器的气密性检查试验结果表明其密封性能良好。结论 乏燃料运输容器比例容器的跌落密封分析和气密性试验结果表明,在事故工况下乏燃料运输容器货包能够保证密封要求,该分析方法可用于乏燃料运输容器事故工况的密封分析。     

Automatic technique for measuring interfacial properties of liquid metals

Abstract

An improved technique for calculating the interfacial characteristics of liquids in the sessile drop configuration has been developed. The procedure, based on grabbing of the observed shape of the sessile drop followed by computer analysis, has acceptable accuracy and good productivity.

MST/3017     

Application of push-off shear test for evaluation of wetting-interface structure-bonding relationship of solder joints

The relationship between wetting behavior, interface structure and mechanical properties of solder/substrate couples has been studied on example of Sn-alloys and Cu substrates. The sessile drop method was used to investigate the solder wetting and spreading on polished Cu substrates in vacuum at a temperature of 503 K. The sessile drop samples after solidification were bisected perpendicularly to the substrate at the mid-plane of the contact circle. The first half of each sample was used for structural characterization of interfaces and evaluation of their mechanical properties by improved push-off shear test. The second half was used for investigation of the effect of thermocycling on structural stability and corresponding mechanical behavior of model solder/Cu joints. A comparison with the results obtained on standard solder joints has shown the usefulness of the improved push-off shear test performed directly on solidified sessile drop samples as an express test for evaluation of technological and mechanical compatibility of solder/substrate couples, particularly at the first stage of solder candidate selection.