金属互连结构的电迁移失效分析新算法 被引量：12

1

作者 梁利华 张元祥 +1 位作者 刘勇 陈雪凡 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期164-172,共9页

综合考虑了电子风、温度梯度、应力梯度和原子密度梯度四种电迁移驱动机制,基于ANSYS软件平台和FORTRAN程序提出一种新的电迁移失效分析算法.通过ANSYS电-热-结构耦合分析获得模型的电流密度分布、温度分布和应力分布,基于FORTRAN编写... 综合考虑了电子风、温度梯度、应力梯度和原子密度梯度四种电迁移驱动机制,基于ANSYS软件平台和FORTRAN程序提出一种新的电迁移失效分析算法.通过ANSYS电-热-结构耦合分析获得模型的电流密度分布、温度分布和应力分布,基于FORTRAN编写的原子密度重分布算法获得不同时刻的原子密度,依据空洞生成和扩展失效准则进行电迁移动态空洞演化模拟并得到失效寿命.最后,SWEAT结构与CSP结构的应用算例验证了算法的精度. 展开更多

关键词 电迁移 失效寿命 空洞演化 互连结构 有限元法

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多物理场下FCBGA焊点电迁移失效预测的数值模拟研究 被引量：7

2

作者 张元祥 梁利华 +2 位作者 张继成 陈俊俊 盛玉峰 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期487-496,共10页

随着微电子封装技术的快速发展,焊点的电迁移失效问题日益受到关注.基于有限元法并结合子模型技术对倒装芯片球栅阵列封装(flip chip ball grid array,FCBGA)进行电-热-结构多物理场耦合分析,详细介绍了封装模型的简化处理方法,重点分... 随着微电子封装技术的快速发展,焊点的电迁移失效问题日益受到关注.基于有限元法并结合子模型技术对倒装芯片球栅阵列封装(flip chip ball grid array,FCBGA)进行电-热-结构多物理场耦合分析,详细介绍了封装模型的简化处理方法,重点分析了易失效关键焊点的电流密度分布、温度分布和应力分布,发现电子流入口处易产生电流拥挤效应,而整个焊点的温度梯度较小.基于综合考虑"电子风力"、温度梯度、应力梯度和原子密度梯度四种电迁移驱动机制的原子密度积分法,并结合空洞形成/扩散准则及失效判据,分析FCBGA焊点在不同网格密度下的电迁移空洞演化过程,发现原子密度积分算法稳定,不依赖网格密度.采用原子密度积分法模拟真实工况下FCBGA关键焊点电迁移空洞形成位置和失效寿命,重点研究了焊点材料和铜金属层结构对电迁移失效的影响.结果表明,电迁移失效寿命随激活能的增加呈指数级增加,因此Sn3.5Ag焊点的电迁移失效寿命约为63Sn37Pb的2.5倍,有效电荷数对电迁移寿命也有一定的影响;铜金属层结构的调整会改变电流的流向和焊点的应力分布,进而影响焊点的电迁移失效寿命. 展开更多

关键词 电迁移 电-热-结构耦合分析 互连焊点 失效寿命 空洞演化

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基于扩展GTN-Thomason模型的Fe-Cr-Mo-Mn钢韧性断裂行为预测

3

作者 王凡 孙振栋 +6 位作者 刘国强 沈德鹏 郭宁 郭甫 张振 孙伟 唐炳涛 《锻压技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期235-242,共8页

采用Gleeble热模拟试验机对Fe-Cr-Mo-Mn钢进行热拉伸实验,研究了工艺参数的改变对材料动态再结晶(Dynamic Recrystallization,DRX)行为的影响,而塑性变形过程中的DRX会诱导材料产生软化效应,导致位错密度和变形能降低,并降低流动应力和... 采用Gleeble热模拟试验机对Fe-Cr-Mo-Mn钢进行热拉伸实验,研究了工艺参数的改变对材料动态再结晶(Dynamic Recrystallization,DRX)行为的影响,而塑性变形过程中的DRX会诱导材料产生软化效应,导致位错密度和变形能降低,并降低流动应力和应变硬化,从而影响空洞演化的方式。考虑热加工过程中DRX对空洞演变的影响,建立了扩展GTN-Thomason韧性断裂模型。该模型引入了动态再结晶体积分数X_(drx),并采用空洞体积分数来描述损伤累积,利用指数函数描述空洞形核应变和临界空洞尺寸比的变化。开发的模型应用于有限元模拟,并使用混合数值-实验法校准其参数。设计了多种应力状态和温度下的实验验证了韧性断裂模型的有效性。 展开更多

关键词 Fe-Cr-Mo-Mn钢 动态再结晶 空洞演化 扩展GTN-Thomason模型 韧性断裂

原文传递

基于卷积神经网络的氢氦协同效应下的空洞演化预测

4

作者 金华江 缪惠芳 《厦门大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期149-159,共11页

[目的]了解辐照引起的核结构材料的降质过程对于反应堆安全运行至关重要.然而,由于辐照损伤实验和基于物理的多尺度模拟存在时间和资源密集性的特点,无法快速评估材料的空洞演化行为.[方法]应用卷积神经网络(CNN)对空洞尺寸和数密度进... [目的]了解辐照引起的核结构材料的降质过程对于反应堆安全运行至关重要.然而,由于辐照损伤实验和基于物理的多尺度模拟存在时间和资源密集性的特点,无法快速评估材料的空洞演化行为.[方法]应用卷积神经网络(CNN)对空洞尺寸和数密度进行预测,并在现有的实验数据范围外,对氦和氢注入量在连续参数变化范围内的相关性进行预测.[结果]经过参数优化的CNN可以很好地克服实验数据不足的限制,仅利用元素组分和环境参数即获得准确的数值回归.[结论]这项工作证明了CNN预测氢氦协同效应下辐照损伤的可行性,对核材料的优化和反应堆安全运行具有实际意义. 展开更多

关键词 卷积神经网络 氢氦协同效应 辐照损伤 空洞演化 性能预测

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铸态42CrMo钢高温拉伸变形中工艺参数和动态再结晶对空洞演化的影响及微观损伤机理分析

5

作者 陈园园 齐会萍 +1 位作者 李永堂 刘慧玲 《锻压技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期243-252,共10页

用热模拟实验机对铸态42CrMo钢进行高温拉伸实验,分析了断口及断口附近的微观组织、空洞演化与温度、应变速率及应变之间的关系,探讨了工艺参数和动态再结晶行为对空洞演化的影响,研究了铸态42CrMo钢的微观损伤机理。结果表明:铸态42CrM... 用热模拟实验机对铸态42CrMo钢进行高温拉伸实验,分析了断口及断口附近的微观组织、空洞演化与温度、应变速率及应变之间的关系,探讨了工艺参数和动态再结晶行为对空洞演化的影响,研究了铸态42CrMo钢的微观损伤机理。结果表明:铸态42CrMo钢的变形温度控制在1423~1473 K,并控制应变速率和应变,可以抑制高温拉伸变形中的空洞萌生、长大和聚集;发生动态再结晶行为时,微空洞不易形核和长大,空洞之间聚集的间距减小,增加了断裂应变;铸态42CrMo钢高温拉伸变形过程中,氧化硅、硫化锰、氧化铝和氧化钙等夹杂物的脱落或破裂导致空洞形核,且马氏体晶粒之间也可形核。 展开更多

关键词 铸态42CrMo钢 动态再结晶 断口组织 空洞演化 夹杂物

原文传递

颗粒增强复合材料刚塑性细观损伤本构模型的验证 被引量：4

6

作者 吴国民 殷雅俊 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期16-24,共9页

验证已建立的刚性颗粒增强复合材料刚塑性细观损伤本构理论的合理性和可靠性。将上述本构理论的数值计算结果与SiC颗粒增强的铝基复合材料单轴拉伸实验结果进行比较。结果表明:由此本构模型得到的应力-应变理论曲线与拉伸实验所得的应力... 验证已建立的刚性颗粒增强复合材料刚塑性细观损伤本构理论的合理性和可靠性。将上述本构理论的数值计算结果与SiC颗粒增强的铝基复合材料单轴拉伸实验结果进行比较。结果表明:由此本构模型得到的应力-应变理论曲线与拉伸实验所得的应力-应变曲线基本吻合,从而验证了该本构模型的合理性和可靠性。因此已建立的刚塑性细观损伤本构模型可用于数值计算,在一定程度上可预测颗粒增强复合材料的力学特性。在此基础上对大、小颗粒增强复合材料的延展性、空洞和颗粒体积分数演化规律等作了讨论。 展开更多

关键词 颗粒增强复合材料 细观损伤 刚塑性本构理论 空洞演化

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外加应力作用下UO_(2)中空洞演化过程的相场模拟 被引量：2

7

作者 姜彦博 柳文波 +2 位作者 孙志鹏 喇永孝 恽迪 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期226-236,共11页

本工作建立了外加应力作用下UO_(2)中空洞演化的相场模型.首先,使用摄动迭代法求解了弹性平衡方程,对外加应力下单个空洞周围的应力分布进行了计算,结果表明空洞边缘有应力集中现象,模拟得到的应力分布和解析解一致.然后,利用相场方法... 本工作建立了外加应力作用下UO_(2)中空洞演化的相场模型.首先,使用摄动迭代法求解了弹性平衡方程,对外加应力下单个空洞周围的应力分布进行了计算,结果表明空洞边缘有应力集中现象,模拟得到的应力分布和解析解一致.然后,利用相场方法模拟了不同外加应力下单个空洞的演化过程,结果表明随着外加应力的增大,空洞的生长速度加快.最后,研究了外加应力对多晶体系中晶粒长大和空洞演化的影响,结果表明,不同晶粒内的应力大小不同,应力越小的晶粒越容易长大,尺寸越大的空洞的边缘应力也越大.晶间空洞与弯曲晶界存在相互作用,一方面晶界附近的空洞会生长成透镜状,另一方面空洞对晶界也有钉扎作用,能减缓晶界的迁移.此外,外加应力会加速多晶系统中空洞的生长,并且本文计算得到了外加应力与空洞半径的关系,发现外加应力越大,空洞的生长越快. 展开更多

关键词 相场模拟 空洞演化 晶粒生长 外加应力

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AZ80镁合金开口凸模旋转挤压过程中的空洞演化研究 被引量：3

8

作者 房庆龄 王强 +2 位作者 张治民 屈晓晓 张义 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期162-169,共8页

针对镁合金材料中存在的空洞问题,利用DEFORM-3D有限元软件对AZ80镁合金开口凸模旋转挤压过程中的空洞演化进行了数值模拟,研究挤压速度和旋转速度对球体型空洞缺陷演化的影响,得到空洞闭合的临界条件。结果表明:挤压速度(取值范围为0.... 针对镁合金材料中存在的空洞问题,利用DEFORM-3D有限元软件对AZ80镁合金开口凸模旋转挤压过程中的空洞演化进行了数值模拟,研究挤压速度和旋转速度对球体型空洞缺陷演化的影响,得到空洞闭合的临界条件。结果表明:挤压速度(取值范围为0. 05～5 mm·s^(-1))小于0. 5 mm·s^(-1)时,挤压速度越大,空洞闭合速度越快,空洞闭合所需临界压下量越小;挤压速度大于0. 5 mm·s^(-1)时,挤压速度越大,空洞闭合速度越慢,空洞闭合所需临界压下量越大;旋转速度(取值范围为0. 04～0. 4 rad·s-1)越大,空洞闭合速度越慢,空洞闭合所需临界压下量越大。通过分析变形过程中空洞周围的应变场,提出当空洞周围的等效应变达到0. 453或者更大值时,空洞闭合。在Gleeble-3500热模拟机上进行物理实验,验证了模拟结果的可靠性,为进一步的实验研究提供指导。 展开更多

关键词 AZ80镁合金 旋转挤压 空洞演化 挤压速度 旋转速度 数值模拟

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Fe-Cr合金辐照空洞微结构演化的相场法模拟 被引量：2

9

作者 杨辉 冯泽华 +6 位作者 王贺然 张云鹏 陈铮 信天缘 宋小蓉 吴璐 张静 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期208-216,共9页

Fe-Cr合金作为包壳材料在高温高辐照强度等极端环境下服役,产生空位和间隙原子等辐照缺陷,辐照缺陷簇聚诱发空洞、位错环等缺陷团簇,引起辐照肿胀、晶格畸变,导致辐照硬化或软化致使材料失效.理解辐照缺陷簇聚和长大过程的组织演化,能... Fe-Cr合金作为包壳材料在高温高辐照强度等极端环境下服役,产生空位和间隙原子等辐照缺陷,辐照缺陷簇聚诱发空洞、位错环等缺陷团簇,引起辐照肿胀、晶格畸变,导致辐照硬化或软化致使材料失效.理解辐照缺陷簇聚和长大过程的组织演化,能更有效调控组织获得稳定服役性能.本文采用相场法研究Fe-Cr合金中空洞的演化,模型考虑了温度效应对点缺陷的影响以及空位和间隙的产生和复合.选择400—800 K温度区间、0—16 dpa辐照剂量范围的Fe-Cr体系为对象,研究在不同服役温度和辐照剂量下的空位扩散、复合和簇聚形成空洞的过程.在400—800 K温度区间,随着温度的升高,Fe-Cr合金空洞团簇形核率呈现出先升高后下降的趋势.考虑空位与间隙的重新组合受温度的影响可以很好地解释空洞率随温度变化时出现先升高后降低的现象.由于温度的变化将影响Fe-Cr合金中原子离位阀能,从而影响产生空位和间隙原子.同一温度下,空洞半径和空洞的体积分数随辐照剂量的增大而增大.辐照剂量的增大,级联碰撞反应加强,空位与间隙原子大量产生,高温下空位迅速的扩散聚集在Fe-Cr合金中将形成更多数量以及更大尺寸的空洞. 展开更多

关键词 相场法 空洞演化 辐照剂量 级联碰撞

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电力机车服役IGBT模块焊料层空洞演化机理研究

10

作者 李涵锐 赖伟 +3 位作者 李辉 姚然 于凯 安军鹏 《机车电传动》 北大核心 2022年第6期138-148,共11页

牵引变流器作为电力机车关键部件,通过大功率绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)实现直流能量与交流能量之间的转换,达到对交流牵引电动机启动、制动和调速的控制,其可靠性直接关系电力机车运行安全,而焊料层... 牵引变流器作为电力机车关键部件,通过大功率绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)实现直流能量与交流能量之间的转换,达到对交流牵引电动机启动、制动和调速的控制,其可靠性直接关系电力机车运行安全,而焊料层失效是IGBT模块主要失效模式之一,分析研究焊料层缺陷变化规律对IGBT模块可靠性至关重要。通过对电力机车服役前后的IGBT模块焊料层进行CT扫描,统计结果显示不同服役里程数的IGBT模块焊料层空洞数量服从泊松分布,并且泊松分布方差λ值与器件服役里程数具有映射关系;基于空洞统计分布规律建立了计及初始缺陷的电力机车用IGBT模块多物理场仿真模型,从焊料层上下表面的应变数学描述研究了随机空洞的演化诱因与规律;基于能量的疲劳寿命模型得到了空洞分布、尺寸与演化速率的关系,为指导器件优化设计和主动运维提供支撑。 展开更多

关键词 大功率IGBT模块 空洞分布 空洞演化 多物理场有限元仿真 电力机车

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动态冲击下铝板中不同深度空洞演化的有限元分析 被引量：1

11

作者 刘文辉 张平 +1 位作者 胡忠举 周洪刚 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2013年第3期475-479,共5页

通过建立样品厚度为飞片厚度2倍的铝板撞击有限元模型,采用Johnson-Cook本构方程研究了纯铝材料中不同深度空洞的演化过程。研究结果表明:微空洞从杂质周围形核并呈近球形长大;由于靶板不同深度拉伸应力的峰值以及加载持续时间不同,空... 通过建立样品厚度为飞片厚度2倍的铝板撞击有限元模型,采用Johnson-Cook本构方程研究了纯铝材料中不同深度空洞的演化过程。研究结果表明:微空洞从杂质周围形核并呈近球形长大;由于靶板不同深度拉伸应力的峰值以及加载持续时间不同,空洞的长大速率与其在靶板的位置有关;由于冲击过程中没有形成三向拉应力,材料表面的空洞长大速度为零;靶板中间层位置首先出现拉伸应力,最先开始长大,靶板中间层位置的三向拉应力最大且作用时间较长,空洞长大速度最快;从靶板中间往两表面的方向,空洞依次开始长大,长大速度逐渐减小;模拟结果与实验观察结果相符,为研究动态冲击下空洞的演化提供参考。 展开更多

关键词 冲击 空洞演化 铝板 有限元

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连接时间对TC4合金压力连接界面空洞演化与剪切强度的影响 被引量：1

12

作者 杨舜 李宏 +1 位作者 于卫新 李淼泉 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期179-182,共4页

采用试验方法研究了在大连接压力30MPa条件下,连接时间对TC4合金压力连接界面空洞演化与剪切强度的影响。试验结果表明,在大连接压力下,TC4合金发生宏观塑性变形;随着连接时间的延长,TC4合金压力连接时的变形程度逐渐增大,促进了界面空... 采用试验方法研究了在大连接压力30MPa条件下,连接时间对TC4合金压力连接界面空洞演化与剪切强度的影响。试验结果表明,在大连接压力下,TC4合金发生宏观塑性变形;随着连接时间的延长,TC4合金压力连接时的变形程度逐渐增大,促进了界面空洞闭合,连接界面上的空洞尺寸逐渐减小,连接率逐渐增大。连接时间为30min时,连接率达到96.2%。当连接时间由5min延长至10min时,TC4合金压力连接后接头剪切强度逐渐增大;继续延长连接时间,接头处组织发生粗化,接头的剪切强度缓慢降低。 展开更多

关键词 空洞演化 剪切强度 TC4合金 压力连接 连接率

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自适应颜色映射及其在空洞演化可视化中的应用 被引量：1

13

作者 乔洁雯 陈伟 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2020年第6期1783-1792,共10页

为了提升材料空洞演化的可视化效果,提出一种基于数据特征的自适应颜色映射方法。首先,在CIELAB颜色空间中选取若干控制点,形成初始颜色路径;然后,考虑数据特征值占比,根据色差均匀、亮度一致性等约束条件来优化控制点的位置,调整颜色路... 为了提升材料空洞演化的可视化效果,提出一种基于数据特征的自适应颜色映射方法。首先,在CIELAB颜色空间中选取若干控制点,形成初始颜色路径;然后,考虑数据特征值占比,根据色差均匀、亮度一致性等约束条件来优化控制点的位置,调整颜色路径,以满足控制点自适应跟随数据的要求;最后,通过均衡化算法来重映射感知差异总和的分布,优化颜色映射的感知均匀性来形成最终颜色映射图。实验结果表明,与以往仅考虑颜色空间、忽略数据多样性的传统颜色映射方法相比,所提方法充分考虑颜色配比、控制点个数、自适应因素,提升了可视化结果的特征可辨识性,并且保证了空洞演化可视化结果的感知均匀性,提高了可视化结果的准确性,缩减了观测有效信息所需时长。 展开更多

关键词 颜色映射 自适应 控制点 颜色路径 感知均匀 空洞演化 可视化

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Al-Mg合金动态再结晶诱发超塑性时的空洞行为 被引量：5

14

作者 刘腾 刘冰 +1 位作者 雷毅 刘志义 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第6期853-858,共6页

在Al Mg合金超塑变形过程中 ,发现了一类反常的空洞演化规律 ,也就是空洞随真应变的增加而呈现“波浪型”的演化规律。通过对微观组织特征和力学性能曲线的综合分析 ,认为这种特殊的空洞演化规律 ,主要是动态再结晶所致 ,也就是动态再... 在Al Mg合金超塑变形过程中 ,发现了一类反常的空洞演化规律 ,也就是空洞随真应变的增加而呈现“波浪型”的演化规律。通过对微观组织特征和力学性能曲线的综合分析 ,认为这种特殊的空洞演化规律 ,主要是动态再结晶所致 ,也就是动态再结晶对空洞生长具有抑制作用。通过对空洞形貌的定量图像分析 。 展开更多

关键词 AL-MG合金 动态再结晶 超塑性 空洞演化规律

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考虑空洞演化效应的金属超塑性变形理论 被引量：4

15

作者 吴诗惇 《吉首大学学报》 1998年第4期9-14,共6页

根据金属超塑性变形时一般出现严重空洞化的特点，对金属板料超塑性变形时的屈服准则、空洞长大模型、材料损伤动力学方程、起塑性极科的受拉（包括双向受拉）失稳过程和先稳时的成形极限计算方法，起塑性极科成形极限图的预测以及自由... 根据金属超塑性变形时一般出现严重空洞化的特点，对金属板料超塑性变形时的屈服准则、空洞长大模型、材料损伤动力学方程、起塑性极科的受拉（包括双向受拉）失稳过程和先稳时的成形极限计算方法，起塑性极科成形极限图的预测以及自由胀形和充模胀形等具体起塑成形工艺考虑空洞演化效应的工艺计算与分析等问题进行了系统全面的研究．从而形成了考虑空洞演化效应的金属起塑性变形理论体系。对考虑空洞演化效应的金属起塑性变形理论中的基本问题作了扼要介绍。 展开更多

关键词 超塑性变形 金属 空洞演化效应 屈服准则 空洞长大模型 材料损伤力学

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