压电喷油器压电执行器热-电-机械耦合迟滞特性

针对所开发的压电式共轨喷油器,采用压电执行器作为驱动元件,为了更好地对这类执行器的潜力进行开发,试验研究了压电执行器在准静态条件下的热-电-机械耦合特性。结果表明:在200~1200N范围内,位移随着预紧力呈先增大后减小趋势;在25~80℃范围内,位移整体呈增大趋势,但随着温度升高,增长趋势逐渐变缓。一个包括压电堆迟滞特性和温度影响的数学模型被用来对试验结果进行模拟,仿真与试验结果具有良好的一致性。

基于电-热-机械应力多物理场的IGBT焊料层健康状态研究

绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块失效将导致功率变流器故障,而IGBT主要失效模式之一——焊料层疲劳则主要是由于温度分布不均匀和材料参数不匹配引起的热应力造成。因此研究IGBT模块温度-机械应力分布特性,对变流器安全评估尤其重要。基于所建立的IGBT功率模块电-热-机械应力多物理场模型,分析了IGBT模块稳态以及瞬态下的热-机械应力分布特性规律。基于论文提出的模型,针对IGBT焊料层疲劳失效,分析了焊料层空洞位置以及大小对功率模块热-机械应力的影响规律,结果表明焊料层热应力最大值出现在焊料层边角以及空洞边缘处,相同面积下拐角空洞更容易导致IGBT模块失效,而且芯片结温随着中心空洞半径增加而升高,当空洞率达到50%时,结温温升达到5.10℃,严重时将会导致模块失效。基于能量微分以及热应力理论,本文提出了基于温度梯度评估焊料层运行状况的方法,并从理论以及仿真模拟层面,验证了该方法的准确性,并分析了不同焊料层失效程度对温度梯度的影响规律,发现温度梯度变化规律与结温变化规律一致,且灵敏度高,具有可追踪故障点位置的优点。