[請益] 膠合模擬

作者: rcab1204 (qazwsx123)   2022-03-11 21:33:45
Hi 熱愛結構分析的夥伴們,
想請問大家有沒有分析膠合的經驗(確認膠合處是否會因為負載作用而導致開裂)?
這裡的膠合是指膠水將兩結構結合在一起,我相信不管是電子業/機械業/半導體業等都有
該應用,目前市面上套裝軟體也有CZM(Cohesive Zone Method)這樣的方法,目前也看
到有不少文獻評估該問題,該方法需要定義膠水於兩結構之間Traction-separation的關
係,該關係可以透過進行膠水正向拉拔力實驗/剪力實驗來獲取,這樣的關係可以體現出
膠失效的現象,有最大的峰值(Traction force,拉拔力),過峰值後代表膠已逐漸失效
,能承受的力逐漸下降,最後無法承受任何力且發生完全的失效(脫膠)。
我的問題來了,如果是想知道膠水是否開裂,代表我不用掌握後續膠水開裂狀況(裂縫的
成長),畢竟實務上的規格通常有開膠基本上就代表設計有問題了。
註:有嘗試進行膠面上正應力or剪應力達到實驗應力標準後即判定失效的方法,但實務上
膠水是佈的越滿越好,這也使得模擬時,在交接處(結構不連續處)容易發生應力集中,
導致模擬出提早開膠的情況。請問有沒有前輩繞過這些問題,並成功預估膠水失效問題呢

有這個地方可以討論真是太美好了!
期待有大神給予提點,先感謝大家嘍!
作者: mimi0901 (mimi0901)   2022-03-12 03:07:00
直接把膠水做成拉伸實驗棒?
作者: rcab1204 (qazwsx123)   2022-03-12 09:01:00
如果觀察失效界面,確認失效是膠體本身,確實也有想到過把膠體當作一個材料加入分析的方法,不過這麼薄的一層材料,我不太確定分析出來後有沒有什麼缺點(收斂問題/元素不良),感謝您的建議,另外除了膠體本身的破壞外,也有膠體與膠合面的失效,由於這種情況,看起來去定義膠合面的關係,也變得必要。
作者: samuely (誰羽徵~~)   2022-03-12 10:07:00
有的模組本來就有將膠合層變成真實材料的,但後來漸漸都被膠合層取代。而實際實驗也沒有告訴你到底破懷是膠本身還是交界處,所以你不太需要擔心,有應力集中不代表是錯的,你要判斷是結構真的有還是只是數值運算上造成singular,但這可能要看到實際的圖比較好判斷
作者: gamer   2022-03-12 14:16:00
膠失效可分為cohesive failure和Adhesive failure,CF指的是膠本身斷裂,AF代表膠界面剝離。由於cohesive在不同材料界面上的強度不同,實際上會發生CF還是AF還是要實測才會知道。如果不使用CZM的方式,比較難正確模擬的問題有幾個 1.膠本身的彈性模數該如何設定,由於膠水本構模型不容易被描述(近黏彈性),而彈性模數對於此模擬的應力值又有顯著的影響,這是第一個困難點。2.究竟開始用何者為失效準則?主應力還是最大剪應力?或其他準則? 3.元素的品質,一般膠的厚度僅0.1~0.2mm厚,如果要控制元素品質就必須使用較小的元素大小來模擬,但切分過細的網格,又容易導致不連續處的應力奇異點產生。綜合上面幾點,我個人覺得比較可行的方式,是用benchmark的方式,固定用相同的元素品質大小和相同的彈性模數針對不同的模型和實測來定義失效準則,再以此準則做判

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