士盟瑞其 CAE 團隊 士盟瑞其技術團隊 蔡旭程協理 17 位 CAE 工程師與 6 位 CAD 工程師組成的強大團隊
成立於 2008 年 服務台灣本地超過 200 個以上用戶 服務數家大陸台商 軟體銷售 顧問服務 結構強度 成型過程 建築耐震 疲勞耐久 流場散熱 聲場音量 電磁耦合 優化分析 教育訓練 4 塑膠與膠合材料行為模擬 CAE 軟體如何模擬塑膠彈塑性行為及速度影響 膠合材料的行為與模擬 Copyright 2014 Simutech Solution Corp. All Rights Reserved.
5 CAE 軟體如何模擬塑膠彈塑性行為及速度影響 Copyright 2014 Simutech Solution Corp. All Rights Reserved. 非線彈性 傳統金屬材料之應力應變曲線, 無法正確描述塑膠行為 σ y Eε y 66 2400*0.062=148.8
非線彈性 降伏點通常在整條曲線的最高點 降伏點前的曲線通常不是線性 彈性係數一般指的是靠近原點附近的斜率, 僅適用於小變形分析 E 拉伸與壓縮特性 拉伸與壓縮曲線通常不同 相同應變 ε 下,σ c > σ T 5% 5%
材料數值模型 Fefp(Finite elastic-finite plastic) model may be the most suitable constitutive model currently to describe plastic material. Norminal stress-strain and true stress-strain data are needed. Transformation formula ln( 1 ) 1 ) t nom norminal stress strain curve norminal stress(mpa) norminal strain 0 0 17.2 0.0075 31 0.015 41.7 0.0225 50 0.03 56.2 0.0375 60.5 0.045 63 0.0525 64 0.06 66 0.0625 70 1.3 t nom ( nom true stress strain curve true true strain plastic stress(mpa) strain 0 0 17.3 0.0075 31.5 0.0149 42.6 0.0223 51.5 0.0296 58.3 0.0368 63.2 0.0440 66.3 0.0512 67.8 0.0583 70.1 0.0606 0 161.0 0.8329 0.7658 plastic Stress (MPa) 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 t t E (assmuption) norminal stress strain curve true stress strain curve 0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 Strain 材料數值模型 Abaqus 的 FeFp(Finite elastic-finite plastic) 是最適合模擬塑膠行為的材料模型. 如果只有拉伸而無壓縮數據時, 以 Marlow 作為潛應變能模型是最適合的. 柏松比一般落在 0.35~0.45.
材料數值模型 Define uniaxial test data with nominal stress-strain curve. Define plastic data with true stress-strain curve. 材料數值模型 Abaqus 會自動找出壓縮曲線.
Example Elastic-plastic material model fe-fp material model Elastic-plastic material model is stiffer than fe-fp material model Example Elastic-plastic material model fe-fp material model Elastic-plastic material model has PEEQ at reaction force=15.5 N and displacement=1.27 mm
Example Elastic-plastic material model fe-fp material model Fe-fp material model has PEEQ at reaction force=17.6 N, and displacement=2.07 mm. Which are more than 12% and 38% of elastic-plastic material model. 如何輸入材料測試資料 材料測試必須包含 loading 和 unloading 1 3 2 4
如何輸入材料測試資料 5 6 7 如何輸入材料測試資料 8
如何輸入材料測試資料 9 10 13 12 11 高應變率材料特性 Yielding point usually lies on the highest point of nominal stress-strain curve. The curve before yielding point is nonlinear elastic. σ yσy σ y σ y σ y σy σy
高應變率材料特性 Use strain-rate-dependent data if available (strongly recommend in dynamic analysis). Current limitation- Viscoelastic cannot be used with plastic material model. 高應變率材料特性 John-Cook hardening model is another choice if plastic data can be curve fitting.
高應變率材料特性 J-C hardening model can automatically extrapolate high strain rate data. Typical material parameters of J-C hardening model. Example 以 Mitsubishi lupilon S-2000 的靜態材料參數進行分析, 永久變形量約 11.5 mm 以包含高應變率拉伸實驗曲線的材料參數進行分析, 幾乎無永久變形
Example 以 Mitsubishi lupilon S-2000 的靜態材料參數進行分析, 永久變形量約 11.5 mm 以包含高應變率拉伸實驗曲線的材料參數進行分析, 幾乎無永久變形 Example 以 Mitsubishi lupilon S-2000 的靜態材料參數進行分析, 塑性應變較大 以包含高應變率拉伸實驗曲線的材料參數進行分析, 塑性應變值較小
Example 以 Mitsubishi lupilon S-2000 的靜態材料參數進行分析, 塑性應變較大 以包含高應變率拉伸實驗曲線的材料參數進行分析, 塑性應變值較小 Example http://www.youtube.com/watch?v=uln9prpmd0q
膠合材料的行為與模擬 膠合破壞行為簡介 膠的破壞模式 1) Adhesion failure - 膠和接著物之間的破壞 2) Cohesion failure- 膠本身的斷裂 實際狀況可能單獨或兩者同時出現, 統稱為 cohesive failure
膠合實驗簡介 ASTM 中相關膠合實驗很多, 大致可分為以下幾種 : 1) Tensile test- 如 C0297,C907,D897,D2095 2) Shear test- 如 D1002,D3165,D3983,D4896,D6004 3) Peel test- 如 D1781,D1876,D3167,D3330 4) Fracture toughness test- 如 D5528,D6115,D6671 其中電子業與膠廠常用的規範為 - 1) ASTM D3330-90 peel adhesion test 2) ASTM D897- normal tensile strength test 3) ASTM D1002-dynamic overlap shear test Normal tensile 與 overlap shear test 能提供 FEA 分析最直接的膠合參數 ASTM D 897 及 D1002 規範中的黏著物試片是鋼板與鋁板, 需改用實際產品作為試片, 所得實驗數據才具有應用意義 膠合力學理論 Abaqus 採用的膠合力學理論 1) 膠的厚度方向為 3, 忽略 13 與 23 方向的面外剛性 (Out of plane stiffness) 2) 假設彈性區行為是線彈性 3) 以 traction-separation low 來描述膠的力學行為其中 F max 為 Maximum traction force δ init 為 displacement at damage initiation δ fail 為 displacement at zero traction force K 為 stiffness (traction force in unit separation) F max Traction 1 K init fail Separation Traction-separation in unit area
膠合力學理論 Abaqus 採用的膠合損傷演化 (damage evoluation) 判斷準則 可根據位移或能量兩種方式來決定損傷演化 Displacement at failure 定義為 zero traction force 時的位移量 Fracture energy 定義為 tractionseparation 曲線所圍成的三角形面積 G TC, 此方式較常用 F max Traction G TC Separation Area under the curve is the fracture energy fail Displacement at failure (zero traction force) 分析結果討論 Tensile test 與 shear test 的分析結果均與實驗數據吻合
分析結果討論 根據 traction-separation law, 膠的厚度不會影響分析結果 若膠會因不同厚度而黏性不同, 需重設參數或改變模擬方式 分析結果討論 超過初始損傷準則 ( 未達破壞 ), 膠的勁度與強度行為
分析結果討論 Peel test 的分析與實驗結果差異很大,Why? 相關驗證 - 紫外線硬化樹脂於軟性電子元件封合界面強度測試模擬與驗證 ASTM 國立中正大學機械工程學系碩士論文 D3330 是將膠黏著在鋼板與聚酯薄膜上林書毅, 劉德騏 分析結果討論 機構部門常問膠合區能承受多少拉力? 只有膠廠提供的標準規範數據, 沒有相對應的黏著物實驗與 CAE 分析則無法準確預估
應用實例 T-peel analysis: Cohesive elements are used for modeling adhesive patches Rail crush: Cohesive surfaces skin/stiffener debonding Delamination of a metallic sandwich 應用實例 Electronic packaging (Courtesy: INTEL) Debonded solder balls Damage severity in cohesive layer between motherboard and solder balls
應用實例 Notebook AB case cohesive design 下壓力 36N, 108N, 膠合區接近最大膠合強度部份黏膠完全失去黏著力 免費材料網站介紹
免費材料網站 http://www.matweb.com/ 免費材料網站 http://www.matweb.com/
免費材料網站 http://prospector.ides.com/default.aspx 免費材料網站 http://prospector.ides.com/default.aspx
免費材料網站 http://prospector.ides.com/default.aspx 免費材料網站 http://www.campusplastics.com/campus/desktop
免費材料網站 http://www.campusplastics.com/campus/desktop 免費材料網站 http://www.campusplastics.com/campus/desktop
免費材料網站 http://www.campusplastics.com/campus/desktop 免費材料網站 http://www.campusplastics.com/campus/desktop