压接式IGBT组件的压力均匀性仿真分析

针对压力不均会导致压接式IGBT模块不同区域的接触电阻和接触热阻不同,进而导致芯片局部温度过高和使用寿命降低等问题,本论文采用有限元方法建立压接式IGBT组件在接触条件下的有限元模型,对比分析实际结构与理想条件的接触压强,并提出改进方案。结果表明:原始方案的中心区域芯片接触压强可达44.96MPa,是理想条件接触压强的1.98倍,压力分布不均问题可以从均匀化轴向载荷和增加散热器四周刚度两个方向解决;加工散热器拱度的改进方案可以降低中心区域芯片的接触压强,但四周的芯片总是承受较大的轴向载荷;增加散热器厚度的改进方案可使四周的芯片保持接触,但会增加散热器的重量与热阻;增加支撑环的改进方案可使芯片接触压强降低44%,达到与理想条件接近的受力状态。利用接触压强的仿真分析方法可为压接式IGBT组件结构优化设计提供依据。

Finite-Element Analysis of Parts Stress State of Tight Joint Assembled by Press Fitting

This paper includes descriptions of the stress distribution regularities in the tight joint parts, regularities of the stress state changes in the contact region along coupling length, stress concentration factors, levels of additional stresses caused by press fitting. Distributions of stress intensity, axial stress, contact pressure, tangent stress in parts and in contact zone along coupling length are considered. Calculation results obtained by three approaches: Lame relationships, FEM without considering assembly method, FEM with considering press fitting process are analyzed and compared. The adequacy of research carried out is confirmed.

考虑接触界面全接触的压接型IGBT器件功率循环寿命预测

柔性直流输电技术的飞速发展,对换流阀用压接型IGBT器件的可靠性要求进一步提高。目前针对压接IGBT可靠性寿命模型的研究存在不足,一方面,大多数模型对接触问题考虑不全面,物理模型为焊接形式或不能滑动的联合体,不符合实际物理机理,因此可靠性模型不能全面真实反映实际情况。另一方面,解析寿命模型的拟合方法,无法单一控制变量完全解耦,单变量拟合曲线并不能准确反应变量与可靠性寿命的关系。建立了考虑全部接触问题的功率循环计算模型,针对压接型器件的封装特点引入压力作为新变量,提出一种采用改进多元线性回归拟合方法的多变量寿命模型,该分析方法可应用于压接型IGBT在功率循环下的可靠性评估。通过有限元计算结果验证,多变量寿命模型相比单变量拟合更加准确。

大功率半导体组件压装技术研究

随着大功率半导体器件在国防科研、实验研究、柔性直流输电及工业制造中的应用愈加广泛和成熟,以大功率半导体为核心器件的串并联组件应用越来越多,为了适应半导体器件在压装组件中的应用需求,发挥器件最佳性能,该文以6英寸某型号晶闸管为例,分别从压装的结构及原理、压装力的影响因素、压力对器件参数影响关系及压装工艺等4个方面对大功率半导体压装技术进研究分析,以进一步提高大功率半导体器件在串叠组件应用下的可靠性。

不同预紧力下预制综合管廊地震响应研究

为研究装配应力大小对综合管廊防水、受力、抗震性能等诸多方面的影响,分析了包头市某地下双舱综合管廊,建立不同装配应力下的综合管廊有限元模型,对管廊防水橡胶圈接触压力、结构受力以及结构位移变化进行研究。结果表明:装配应力的施加可以有效提高管廊防水性能,但橡胶圈接触压力受装配应力施加位置影响而伴随有分布不均匀的问题;管廊连接孔道部位在装配应力作用下会产生明显的应力集中现象;在地震动作用下随装配应力加大,结构竖向加速度峰值减小、水平向加速度峰值增大、管廊顶底板中部以及侧墙中部的峰值位移增大。

某大型自由锻造压机整机有限元分析

以某大型自由锻造压机为研究对象,分析其正载工况与偏载工况。使用有限元分析软件,建立有限元装配模型,考虑螺柱和拉杆处预紧力的作用,采用接触算法分析两种工况下自由锻造压机整机的强度和刚度,结果表明,压机的整体变形基本与实际变形相符,且压机整体应力及各部件应力均符合设计要求。此分析结果对今后进行锻造压机本体结构的优化设计具有指导意义。

接触应力对车轴钢旋转弯曲微动疲劳寿命的影响

研究LZ50车轴钢不同过盈配合接触应力水平对旋转弯曲微动疲劳寿命的影响。分别利用光学显微镜、扫描电子显微镜对过盈配合表面的微动损伤表面和断口进行分析。结果表明,随着过盈量的增加,LZ50车轴钢旋转弯曲微动疲劳寿命呈现先降低而后升高的非线性特征,这是多轴复杂应力、配合面的接触应力、微动摩擦应力以及微动磨损交互作用的结果。

机械合金化方法制备银镍触头合金的研究

采用机械合金化和热压方法制备Ag90Ni10及Ag70Ni30触头合金。机械合金化过程中形成Ni固溶于Ag基体的过饱和固溶体,热压时从银固溶体基体上析出弥散细小的镍强化相。与传统粉末冶金相比,组织更为弥散、细小、均匀。

硬质合金化学机械抛光工件-磨粒-抛光垫接触状态研究

基于弹塑性力学理论,对工件-磨粒-抛光垫间的接触状态进行理论分析,计算各状态下磨粒压入工件深度,建立接触状态临界条件的数学模型,并进行实验验证。研究结果表明:在硬质合金化学机械抛光过程中,工件-磨料-抛光垫间存在着非接触状态、部分接触状态和完全接触状态三种形式;不同接触状态下磨粒压入深度主要受抛光载荷、磨粒粒径以及工件表面软质层硬度影响,临界条件由抛光垫特性、磨粒质量分数以及抛光载荷共同决定。实验结果表明所建立的数学模型是可信的。

金属塑性成形平均摩擦系数与接触压力的关系研究

介绍了在金属材料的相互滑动过程中平均摩擦系数与接触压力的关系,指出当材料表面的接触压力大到一定程度,其摩擦系数不再符合库仑摩擦定律,此时的摩擦系数不仅与接触表面的材质、表面形貌、润滑状态有关,而且与接触压力有关。摩擦系数随接触压力的增大而减少,当然此时的摩擦力随接触压力的增大而增大,但是摩擦力的增大速率小于接触压力的增大速率。金属材料的塑性成形工艺可以使用“平均摩擦系数”的概念,但是不应该使用库仑摩擦定律。

机械活化热压制备CuCr50触头材料的组织与性能

采用机械合金化(MA)活化CuCr50粉末,然后对MA粉进行真空热压制备出CuCr50触头材料。结果表明,CuCr50MA粉为亚稳态过饱和固溶体,这种过饱和固溶体在随后的热压过程中发生脱溶现象。随脱溶程度的不同,CuCr50块体材料的组织与性能也发生相应的变化。由于MA活化作用,使得CuCr50MA粉在较低的温度保压较短的时间内便获得了致密度高的块体材料,并且第二相Cr分布均匀,尺寸细小,其综合性能优于其它工艺方法获得的CuCr50触头材料。

预应力机架螺纹连接弹塑性有限元分析及优化设计

针对液压机预应力机架拉杆螺纹第一承载牙根部出现了早期裂纹并发生断裂的问题,运用弹塑性接触有限元方法和Python语言,对拉杆连接螺纹进行参数化建模和分析,研究标准锯齿形螺纹的螺距和旋合圈数对牙根部最大等效应力以及牙间载荷分布的影响,并进行优化设计,得到不同螺距下的最优旋合圈数。结果表明,合理的螺距和旋合圈数能够有效地改善螺纹连接应力及载荷分布,进而提高螺纹的疲劳寿命,为大型压机螺纹连接结构设计提供理论参考。

缝纫机器人对织物张力与位置的模糊阻抗控制

为解决缝纫机器人末端执行器在按压织物滑动前行和按压织物缝纫时需要保证织物不起褶皱且缝纫轨迹针脚均匀的问题,采用模糊阻抗控制方法对机器人末端位置以及机器人末端与织物接触力的同时控制。建立缝纫机器人实际缝纫系统模型,采取将机器人末端按压织物的力与按压位置进行力/位阻抗控制的策略,并根据模糊规则选取了缝纫系统最优阻抗参数。实验结果表明:模糊阻抗控制方法能够实现机器人操作织物的位置和机器人末端按压织物操作力之间的动态平衡,能够在保证机器人各关节平稳运动的基础上实现缝纫时接触力和位置的同时控制要求。

基于COMSOL Multiphysics非接触眼压计喷嘴的数值模拟

为在非接触眼压计设计时对喷嘴结构尺寸提供数值分析依据,基于多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphsics建立非接触眼压计喷嘴仿真模型,对该模型参数进行理论分析。利用所建不同半径、长度的喷嘴模型,通过仿真确定适合非接触眼压计喷嘴的最优长度、直径,分析额定距离下喷嘴将眼角膜喷为一定平面时眼睛距喷嘴不同距离处压强及速度分布。仿真结果表明,非接触眼压计喷嘴最优参数为喷嘴半径1 mm,长度20 mm,距离喷嘴额定距离10.5 mm。实验结果显示,在此参数条件下,非接触眼压计喷嘴可提供眼压测量的合适喷气压力范围,空气气流喷至眼角膜时可使角膜压平变形到要求的一定直径平面。

细纱胶辊与罗拉接触面宽度和接触应力的计算

计算出细纱前胶辊与罗拉的接触面宽度、接触应力和胶辊中心下移量;核算了胶辊的最大剪切强度,并分析了诸因素对接触应力、钳口宽度和胶辊中心下移量的影响。结果表明:胶辊加压量越大,计算钳口宽度和最大接触应力越大,胶辊中心下移量和橡胶层压缩率也越大;胶辊与罗拉接触长度越大,钳口宽度与最大接触应力越小。

铜石墨10电触头材料研究

采用传统粉末冶金工艺研制电器开关主触头用铜石墨 10电触头材料。对铜石墨 10电触头的制造工艺参数进行了初步研究与分析。

液压机模具与支承部件的三维接触分析

以 2 0MN热模锻液压机为例 ,通过对其模具、垫板及下横梁的三维接触分析 ,具体分析了模具、垫板及下横梁的承载特性和应力、变形状态。

基于接触的水下夹桩器压块齿非线性有限元分析

水下夹桩器是一种广泛应用于海洋石油平台建设的液压夹具。基于扩展的拉格朗日算法,使用ANSYS软件对钢桩和夹桩器压块齿的接触问题进行了数值模拟受力分析,获得压块齿实际工况下的接触压力及其挤压变形等结果。并将该结果与理论计算结果进行了比较,计算结果满足工程要求。分析结果显示,将有限元接触分析技术应用于水下夹桩器压块齿的设计是一种有效的方法,为水下夹桩器压块齿结构进一步改进,提供了理论依据。

液压机主机有限元分析模型建立及实验验证

考虑部件之间接触耦合与液压机主机结构拉杆预紧,制定了组合框架式液压机主机结构有限元分析模型的建模流程;建立了YT27-2400B型组合框架式液压机主机结构有限元分析模型;采用激光追踪方法对YT27-2400B型液压机主机在额定载荷下的结构变形进行了测量;有限元分析结果与实验结果的对比,验证了该类液压机主机结构有限元模型建模规程和模型的合理性。

锻压机预紧组合机架三维有限元分析

依据广义模块化设计原理,在ANSYS中分别建立了45 MN锻压机预紧组合机架各个功能模块的有限元模型,采用MPC绑定接触模拟闭合模块间的连接,标准接触模拟可开裂模块间的连接,分别讨论了空载和临界载荷两种状态下机架的变形和应力分布,计算方法和计算结果为此类机架的分析、设计提供参考和指导.