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焊锡钎料的多轴力学性能与低周疲劳寿命研究

作　者: 李鑫
导　师: 陈旭
学　校: 天津大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 钎料 疲劳试验机 多轴棘轮 棘轮应变 疲劳寿命预测
分类号: TG425
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


微型拉扭疲劳试验机精度高、响应快、功耗小、易操作,可以进行材料的力学性能试验。利用Delphi编程语言编制的试验机程序,可以同时控制轴向和扭转两个通道,可以实现载荷控制、位移控制,并采集试验数据。本文对63Sn-37Pb和Sn-0.7Cu两种钎料进行了单轴拉伸和纯扭试验、纯扭疲劳试验以及多轴棘轮试验。试验结果表明:钎料拉伸和纯扭时的应力应变关系有很强的应变率相关性。弹性模量和剪切模量受应变率的影响很小。钎料的屈服应力、屈服剪应力、拉伸强度和剪切强度也受应变率的影响。钎料是剪切型破坏材料,并且发生循环软化。多轴棘轮加载时轴向加载的恒定应力、剪切应变幅对轴向棘轮应变和疲劳寿命有很大的影响。利用等效应变法和临界面法估算存在棘轮变形的疲劳寿命时,预测结果偏于非保守。这些方法不能体现棘轮应变累积对疲劳寿命的影响,不能用来进行多轴棘轮加载下疲劳寿命的预测。考虑棘轮效应影响的Coffin模型将棘轮效应与循环部分相结合来计算疲劳寿命,预测结果比较好,绝大部分预测结果分布在2倍分散带内。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 文献综述  7-20
  1.1 微电子封装介绍  7-8
  1.2 微电子封装用焊锡钎料  8-10
    1.2.1 锡铅钎料  8
    1.2.2 无铅钎料  8-10
  1.3 微型拉扭疲劳试验机  10-12
    1.3.1 疲劳试验机概况  10-11
    1.3.2 微型拉扭疲劳试验机  11-12
  1.4 焊锡钎料力学性能的研究  12-14
    1.4.1 拉伸和剪切性能  12-13
    1.4.2 疲劳性能  13-14
  1.5 多轴低周疲劳寿命估算  14-19
    1.5.1 等效应变法  15
    1.5.2 临界面法  15-18
    1.5.3 考虑棘轮效应的寿命估算  18-19
  1.6 本文的工作及研究意义  19-20
    1.6.1 本文工作  19
    1.6.2 研究意义  19-20
第二章 微型拉扭疲劳试验机  20-27
  2.1 试验机主体结构  20-22
    2.1.1 框架和横梁  20-21
    2.1.2 电机及其控制器  21
    2.1.3 传感器  21
    2.1.4 夹具  21-22
  2.2 试验机控制系统  22-23
  2.3 试验机数据采集系统  23
  2.4 试验机程序设计  23-25
    2.4.1 试验机程序的功能要求  24
    2.4.2 试验机程序的模块  24-25
      2.4.2.1 初始化模块  24-25
      2.4.2.2 试验模块  25
      2.4.2.3 数据采集及处理模块  25
  2.5 试验机操作  25
  2.6 试验机测试  25-26
  2.7 本章小结  26-27
第三章 试验及结果分析  27-52
  3.1 材料与试件  27-28
    3.1.1 材料  27
    3.1.2 试件尺寸及加工  27-28
  3.2 试验  28-30
    3.2.1 试验设备及控制程序  28
    3.2.2 剪应力和剪应变的计算  28-29
    3.2.3 疲劳破坏定义  29-30
    3.2.4 试验内容  30
  3.3 单轴拉伸和纯扭试验  30-34
    3.3.1 单轴拉伸试验  31-32
    3.3.2 纯扭试验  32-34
  3.4 纯扭疲劳试验  34-42
    3.4.1 试验结果  34-35
    3.4.2 疲劳寿命分析  35-42
  3.5 多轴棘轮试验  42-50
    3.5.1 试验结果  42-45
    3.5.2 棘轮应变分析  45-48
    3.5.3 疲劳寿命分析  48-50
  3.6 本章小结  50-52
第四章 多轴棘轮加载下低周疲劳寿命的预测  52-58
  4.1 等效应变法寿命估算  52-53
  4.2 临界面法寿命估算  53-56
  4.3 考虑棘轮效应的寿命估算  56-57
  4.4 本章小结  57-58
第五章 结论  58-60
主要符号说明  60-61
中英文缩略语  61-62
参考文献  62-66
作者简介  66-67
致谢  67

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接材料 > 钎焊材料
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