多軸加載下焊錫釬料63Sn-37Pb的本構描述.pdf

1、在室溫下對焊錫釬料63Sn-37Pb進行了單軸、扭轉、多軸比例、非比例應變控制疲勞試驗和單軸、多軸棘輪效應試驗.研究發(fā)現(xiàn),63Sn-37Pb在非比例加載條件下沒有發(fā)生明顯的附加強化.比較相同等效應變幅下的比例和非比例加載試驗,可知非比例加載條件下的峰值應力下降速率比比例加載要快得多,非比例路徑下焊料的疲勞壽命縮短為比例載荷下的1/3.通過對材料的棘輪試驗可知,63Sn-37Pb在較小的二次應力作用下會產生很大的棘輪應變,棘輪應變累積到很

2、大時也沒有出現(xiàn)安定的趨勢.加載順序和加載歷史對后續(xù)加載沒有明顯的影響.63Sn-37Pb的棘輪變形具有很強的率相關性,在10<'-4>/s剪切應變率作用下,63Sn-37Pb的軸向棘輪應變率是剪切應變率為10<'-2>/s加載條件下的5倍左右. 運用Euler后退隱式積分法對應力進行更新,同時給出率無關與率相關本構關系算法流程圖以及算法模量的一般形式.結合具體算例,有效的驗證了數值算法的準確性、魯棒性、高效性和穩(wěn)定性.

3、利用三維有限元實體模型驗證了在比例加載與非比例加載條件下焊錫釬料63Sn-37Pb實心圓試件表面剪應力的近似計算方法.在此基礎上,結合Ohno-Wang本構模型和隱式本構積分算法,可以對各種路徑下材料復雜的非彈性變形行為進行有效描述. 考慮到焊錫釬料63Sn-37Pb的疲勞損傷特性,將臨界面上的最大剪應變幅與正應變幅相加來代替Stolkarts et al.提出的損傷參量,得到KBM-Stolkarts損傷演化方程,它可以很好的

4、解釋共晶錫鉛焊料在非比例加載條件下峰值應力下降速率較比例加載要快得多的試驗現(xiàn)象.比較試驗與預測結果可知,與損傷模型相耦合的Ohno-Wang模型可以對各種加載條件下63Sn-37Pb的應力應變滯環(huán)和峰值應力下降曲線進行十分準確的預測,同時這種基于微裂紋成核為主導的損傷參量還可以有效的對共晶錫鉛釬料的疲勞壽命進行保守預測. 通過對率相關AF-OW疊加模型進行修正,可以較好的預測不同應力值、剪應變幅、加載歷史、加載順序對63Sn-3