Температурные напряжения в Workbench

[soklakov 1 475]

Andry_V , анализ статический и конструкционный. Подложка плавится от 320? Наверно нет. Т.е. для нее REFT 22 C. При этом в момент спаивания она расширена. А контакты плавятся, но не полностью, т.е. REFT 320 не для всего материала контактов. Или не так? Вам надо тщательно проанализировать последовательность и выбрать во времени точку для начала анализа. Для этой точки у Вас должна быть возможность корректно задать ГУ и начальное состояние и столь же корректно продолжить моделирование нагружения.

Перечитайте наше обсуждение, попейте кофе, прогуляйтесь. Возможно, возникнет новый взгляд на постановку задачи.

[Andry_V 0]

Подложка конечно не плавиться, reft для неё 22, это да, она просто нагревается до 320С, затем на золотую площадку, которая на подложке, устанавливается чип ТР с выводами, и под действием давления, и ультра звука чип фиксируется на подложке. Т.е выводы не плавятся, а размягчаются, и втираются в контактную площадку. Т.е это даже не пайка, а сварка. Нет напряжений именно в контакте вывод-площадка, и значит reft надо задавать именно для области контакта, а не для всех тел выводов и площадки. Получатся так.

[soklakov 1 475]

Andry_V, исходя из Ваших последних слов, кажется, что Вы вообще зря решили учитывать "отжиг". Я не знаком с диаграммой состояния золота, но кажется мне, что там нет фазовых превращений до расплавления. А расплавления у Вас нет. Вы пробовали просто охладить конструкцию до -60 С? Без всяких REFT?

[Andry_V 0]

Да, напряжения порядка 140МПа, а в области контакта и вовсе под 170МПа.

[soklakov 1 475]

Andry_V, по последним картинкам. Для этой задачи можно ведь определить среднее значение контакного сдвигового усилия в крайнем креплении? И из эксперимента вытащить среднее значение этой же величины. А еще можно замоделировать эксперимент, увидеть, что о среднем там говорить не приходится и крайние контакты нагружены сильнее. Оттуда взять разрывающие сдвиговые напряжения (средние по одной площадке). Так сказать "относительные" расчеты. Куда более точная вещь, надо сказать. Но важно иметь одинаковую сетку в обоих расчетах. И не забывайте, если не избавились от сингулярности, игнорируйте ее. Локальный пик в остром угле не стоит внимания.

[Andry_V 0]

Это интересно. В понедельник как раз будет сделано 8 замеров на сдвиговые усилия, если получится воссоздать эксперимент и получить близкие значения, то можно говорить, о том что модель верна. Я прав? И затем уже разобраться с правильным тепловым нагружением.

А как игнорировать сингулярность? Просто не обращать внимание, или есть какие-то тех методы, ну кроме скруглений, которые как мы поняли не вариант в данной задаче?

[soklakov 1 475]

Andry_V , как уже говорилось, еще один вариант избавиться от сингулярности - вводить пластичность материала. Но это переход к расчету по предельному состоянию, а не по допускаемым напряжениям. Не всякий ГОСТ его допускает.

Да, сходство результатов эксперимента и расчета всегда радость для расчетчика и повод для уверенности.

[pavlik 1]

Andry_V , как уже говорилось, еще один вариант избавиться от сингулярности - вводить пластичность материала. Но это переход к расчету по предельному состоянию, а не по допускаемым напряжениям. Не всякий ГОСТ его допускает.

Да, сходство результатов эксперимента и расчета всегда радость для расчетчика и повод для уверенности.

А можно ссылочку на такой расчет по предельному состоянию? Просто всегда думал, что там при проверке на прочность все равно сравнивается напряжение от расчетных усилий, с расчетным сопротивлением, умноженным на кoэффициeнт условий работы. По сути с тем же пределом текучести по большому счету.

<noindex>http://www.ktovdome.ru/58/368/97/11142.html</noindex>

[soklakov 1 475]

pavlik , ссылку не дам, поскольку буду гуглить ее также, как можете и Вы. Я расчетчик, а не проектировщик. А работа расчетчика начинается там, где ни ГОСТ, ни СНиП не помогают, используется теория, а не эмпирика. Поэтому у нас возможны не стыковки в терминах. Так вот, при расчете по допускаемым напряжениям, как правило(невсегда!), достижение предела текучести не допускается в принципе. При расчете же по предельному состоянию пластическое течение материала допускается, а не допускается возникновение пластических шарниров, разрушения конструкции и подобных изменений.

[pavlik 1]

pavlik , ссылку не дам, поскольку буду гуглить ее также, как можете и Вы. Я расчетчик, а не проектировщик. А работа расчетчика начинается там, где ни ГОСТ, ни СНиП не помогают, используется теория, а не эмпирика. Поэтому у нас возможны не стыковки в терминах. Так вот, при расчете по допускаемым напряжениям, как правило(невсегда!), достижение предела текучести не допускается в принципе. При расчете же по предельному состоянию пластическое течение материала допускается, а не допускается возникновение пластических шарниров, разрушения конструкции и подобных изменений.

Все равно, спасибо за комментарий!

[kazak 1]

pavlik , ссылку не дам, поскольку буду гуглить ее также, как можете и Вы. Я расчетчик, а не проектировщик. А работа расчетчика начинается там, где ни ГОСТ, ни СНиП не помогают, используется теория, а не эмпирика. Поэтому у нас возможны не стыковки в терминах. Так вот, при расчете по допускаемым напряжениям, как правило(невсегда!), достижение предела текучести не допускается в принципе. При расчете же по предельному состоянию пластическое течение материала допускается, а не допускается возникновение пластических шарниров, разрушения конструкции и подобных изменений.

И что Ваши конструкции в основном работают в упругой области. Наверно дорогие. И как Вы обходите требования надзорных органов.

С уважением.

[soklakov 1 475]

kazak, предлагаю использовать знаки препинания для облегчения понимания Вашей мысли.

[kazak 1]

kazak, предлагаю использовать знаки препинания для облегчения понимания Вашей мысли.

И это все, а по делу.

С уважением.

[soklakov 1 475]

kazak , а по делу что-нибудь смогу сказать, когда пойму Ваш вопрос, если это вообще вопрос. А для этого прошу расставить запятые или перефразировать мысль. Кстати, знак вопроса (?) тоже знак препинания, их тоже просьба расставить в нужные места.

[kazak 1]

kazak , а по делу что-нибудь смогу сказать, когда пойму Ваш вопрос, если это вообще вопрос. А для этого прошу расставить запятые или перефразировать мысль. Кстати, знак вопроса (?) тоже знак препинания, их тоже просьба расставить в нужные места.

Снова, у Вас конструкции работают в упругой области? Сколько стоят? В какой области техники Вы работаете? Проходят ли экспертизу Ваши расчеты? Существуют ли в Вашей области промышленности надзорные органы? Ваши конструкции реально изготавливались заводами?

С уважением.

[soklakov 1 475]

kazak, спасибо.

Я работаю в области прочности. Мне не важно какая техника, задачи все время разные. Соответственно, на большую часть Ваших вопросов у меня нет однозначного ответа.

Безусловно, предполагая упругую работу металла, мы тратим его значительно больше, чем могли бы, если бы позволили ему работать в пластике. Тем не менее, в подавляющем большинстве расчетных методик превышение предела текучести не допускается. В большей степени это зависит от уровня ответственности объекта. Коэффициент спокойного сна часто предпочитают брать побольше. Кроме того, под циклическими нагрузками, превышающими предел текучести, усталость почти всегда малоцикловая, что редко кого устроит.

[kazak 1]

kazak, спасибо.

Я работаю в области прочности. Мне не важно какая техника, задачи все время разные. Соответственно, на большую часть Ваших вопросов у меня нет однозначного ответа.

Безусловно, предполагая упругую работу металла, мы тратим его значительно больше, чем могли бы, если бы позволили ему работать в пластике. Тем не менее, в подавляющем большинстве расчетных методик превышение предела текучести не допускается. В большей степени это зависит от уровня ответственности объекта. Коэффициент спокойного сна часто предпочитают брать побольше. Кроме того, под циклическими нагрузками, превышающими предел текучести, усталость почти всегда малоцикловая, что редко кого устроит.

Справка:

-Даже в самолетостроении допускается пластичность;

- В атомном машиностроении, в котором я работаю, допускается пластичность;

- В турбиностроении допускается пластичность и т.д.

Кстати, при размахе напряжений порядка 2* предел текучести в цикле, количество циклов для "черной" стали достигает ~ 10^5 при запасе по долговечности 10. Мне трудно верится, что в Ваших конструкциях нет концентраторов, а это почти всегда пластичность, не говоря о болтах, остаточных сварочных напряжений и т.п.

С уважением.

[Andry_V 0]

Извините, что так бесцеремонно влезаю в ваш диалог:) Но хотелось бы обсудить полученные результаты.

Вообщем провели эксперимент: оторвали и замерили сдвиговые усилия. Получилось в среднем 217.5 грамм силы = 2.133Н, что в пересчете на давление для одного вывода составляет порядка 1ГПа. Вот и решил смоделировать эксперимент:

Граничные условия получились след.

Слой GaN и сам чип ТР объеденил в отдельный Part, выводы тоже в отдельный Part. Создал контакты между подлжкой-золотой площадкой, зол.площадкой-выводами, выводами-чипом ТР. Все контакты ассиметричны, Formulation - Pure Penalty.

Сначала попробовал посчитать с заданной пластичностью золота. Не вышло. В Solution information выдал ошибку:

*** ERROR ***						   CP =	 984.928   TIME= 11:13:05

 Solution not converged at time 2.5E-02 (load step 1 substep 5).		 

  Run terminated.

Тобишь не сходится.

Попробовал посчитать со скруглениями без учета пластичности.

Скругления попробовал такие (радиус 0,5мкм):

Посчитал и вот что выдал:

И напряжения в области контактов:

1) Подложка-золотая площадка:

2) Зол.площадка-выводы:

3) Выводы-чип ТР:

Тут видно, что это что-то не то, т.к не понятны эти отрицательные напряжения, о чем они говорят? Что чип уже оторвался?

Я как-то в тупике пока.

Изменено 8 декабря 2011 пользователем Andry_V

[soklakov 1 475]

Andry_V , у Вас пластичность разваливается на пятом подшаге. То есть поначалу даже все получается. Так что можно попробовать поиграть шагами нагружения.

Сила странно приложена. Не сбоку тянут? За верх? Какие уж тут сдвиговые усилия, смотрите как чип крутит, вполне себе нормальный отрыв.

Кстати, у Вас геометрическая нелинейность учитывается? Как-то пять шагов нагружения маловато, раз Вы до разрушения собрались добраться.

Отрицательные давления в Bonded контакте показывают, что он пытается разорваться. Собственно определенному уровню отрицательного нормального давления (правда, в вашем случае скорее комбинации его еще и со сдвиговым) будет соответствовать отрыв.Но опять же, смотреть лучше не на максимум в точке, а хотя бы на некоторой области.

[Andry_V 0]

Силу приложил так, как будто чип толкают в левый бок. В эксперименте так делалось. Может не правильно приложил? Начальное и минимальное количество подшагов поставил 5, максимальное - 200.

Наверное правильнее будет выбрать боковую грань чипа и в свойствах силы задать не вектор, а компонент, и задать значение по оси соответствующей направлению усилия.

Изменено 8 декабря 2011 пользователем Andry_V