[请益] 胶合模拟

楼主: rcab1204 (qazwsx123)   2022-03-11 21:33:45
Hi 热爱结构分析的伙伴们,
想请问大家有没有分析胶合的经验(确认胶合处是否会因为负载作用而导致开裂)?
这里的胶合是指胶水将两结构结合在一起,我相信不管是电子业/机械业/半导体业等都有
该应用,目前市面上套装软件也有CZM(Cohesive Zone Method)这样的方法,目前也看
到有不少文献评估该问题,该方法需要定义胶水于两结构之间Traction-separation的关
系,该关系可以透过进行胶水正向拉拔力实验/剪力实验来获取,这样的关系可以体现出
胶失效的现象,有最大的峰值(Traction force,拉拔力),过峰值后代表胶已逐渐失效
,能承受的力逐渐下降,最后无法承受任何力且发生完全的失效(脱胶)。
我的问题来了,如果是想知道胶水是否开裂,代表我不用掌握后续胶水开裂状况(裂缝的
成长),毕竟实务上的规格通常有开胶基本上就代表设计有问题了。
注:有尝试进行胶面上正应力or剪应力达到实验应力标准后即判定失效的方法,但实务上
胶水是布的越满越好,这也使得模拟时,在交接处(结构不连续处)容易发生应力集中,
导致模拟出提早开胶的情况。请问有没有前辈绕过这些问题,并成功预估胶水失效问题呢

有这个地方可以讨论真是太美好了!
期待有大神给予提点,先感谢大家喽!
作者: mimi0901 (mimi0901)   2022-03-12 03:07:00
直接把胶水做成拉伸实验棒?
楼主: rcab1204 (qazwsx123)   2022-03-12 09:01:00
如果观察失效界面,确认失效是胶体本身,确实也有想到过把胶体当作一个材料加入分析的方法,不过这么薄的一层材料,我不太确定分析出来后有没有什么缺点(收敛问题/元素不良),感谢您的建议,另外除了胶体本身的破坏外,也有胶体与胶合面的失效,由于这种情况,看起来去定义胶合面的关系,也变得必要。
作者: samuely (谁羽征~~)   2022-03-12 10:07:00
有的模组本来就有将胶合层变成真实材料的,但后来渐渐都被胶合层取代。而实际实验也没有告诉你到底破怀是胶本身还是交界处,所以你不太需要担心,有应力集中不代表是错的,你要判断是结构真的有还是只是数值运算上造成singular,但这可能要看到实际的图比较好判断
作者: gamer   2022-03-12 14:16:00
胶失效可分为cohesive failure和Adhesive failure,CF指的是胶本身断裂,AF代表胶界面剥离。由于cohesive在不同材料界面上的强度不同,实际上会发生CF还是AF还是要实测才会知道。如果不使用CZM的方式,比较难正确模拟的问题有几个 1.胶本身的弹性模数该如何设定,由于胶水本构模型不容易被描述(近黏弹性),而弹性模数对于此模拟的应力值又有显著的影响,这是第一个困难点。2.究竟开始用何者为失效准则?主应力还是最大剪应力?或其他准则? 3.元素的品质,一般胶的厚度仅0.1~0.2mm厚,如果要控制元素品质就必须使用较小的元素大小来模拟,但切分过细的网格,又容易导致不连续处的应力奇异点产生。综合上面几点,我个人觉得比较可行的方式,是用benchmark的方式,固定用相同的元素品质大小和相同的弹性模数针对不同的模型和实测来定义失效准则,再以此准则做判

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