[發(fā)明專利]微加速度計(jì)在溫、濕、振綜合應(yīng)力下的可靠性仿真方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611042333.6
• 申請(qǐng)日: 2016-11-24
• 公開（公告）號(hào): CN106650010A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬喜宏;王忠慶;劉俊;鮑愛達(dá);秦立君;王威;何程
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙)14100
• 代理人: 朱源,王勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微加速度計(jì)的可靠性仿真技術(shù)，具體是一種微加速度計(jì)在溫、濕、振綜合應(yīng)力下的可靠性仿真方法。

背景技術(shù)

作為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）的一個(gè)重要分支，微加速度計(jì)在航空、航天、汽車、國(guó)防等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。微加速度計(jì)的使用環(huán)境通常較為嚴(yán)酷，因此為了保證其使用過(guò)程中的可靠性，需要在使用前對(duì)其進(jìn)行可靠性仿真。隨著微加速度計(jì)的系統(tǒng)復(fù)雜程度越來(lái)越高，傳統(tǒng)的微加速度計(jì)可靠性仿真技術(shù)由于自身原理所限，普遍出現(xiàn)仿真時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和仿真成本過(guò)高的問(wèn)題。近年來(lái)，一種新興的、被廣泛接受的可靠性測(cè)試方法——高加速壽命試驗(yàn)（HALT）技術(shù)發(fā)展迅速。此種技術(shù)的原理是：以步進(jìn)方式對(duì)產(chǎn)品施加一系列單應(yīng)力（如多軸隨機(jī)振動(dòng)、溫度循環(huán)、電應(yīng)力等）和組合應(yīng)力，并逐步增加強(qiáng)度直至產(chǎn)品失效，然后對(duì)發(fā)生的每一個(gè)失效都進(jìn)行根本原因分析，不斷進(jìn)行試驗(yàn)、分析、驗(yàn)證和改進(jìn)。實(shí)踐表明，此種技術(shù)對(duì)暴露產(chǎn)品的潛在缺陷、改進(jìn)產(chǎn)品的強(qiáng)度和可靠性非常有效?；诖?，有必要發(fā)明一種基于高加速壽命試驗(yàn)技術(shù)的微加速度計(jì)可靠性仿真方法。然而目前尚無(wú)這樣一種方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決目前尚無(wú)一種基于高加速壽命試驗(yàn)技術(shù)的微加速度計(jì)可靠性仿真方法的問(wèn)題，提供了一種微加速度計(jì)在溫、濕、振綜合應(yīng)力下的可靠性仿真方法。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

微加速度計(jì)在溫、濕、振綜合應(yīng)力下的可靠性仿真方法，該方法是采用如下步驟實(shí)現(xiàn)的：

1）利用仿真軟件建立微加速度計(jì)的仿真模型；通過(guò)仿真模型確認(rèn)微加速度計(jì)的材料特性；根據(jù)微加速度計(jì)的材料特性，得出微加速度計(jì)的最大許用應(yīng)力[τ]、允許應(yīng)變范圍、最大屈服強(qiáng)度[σ]；

2）在溫度應(yīng)力下對(duì)微加速度計(jì)進(jìn)行可靠性仿真，具體步驟如下：

2.1）根據(jù)微加速度計(jì)的使用環(huán)境，初步確定微加速度計(jì)的一個(gè)基礎(chǔ)振動(dòng)參數(shù)和一個(gè)基礎(chǔ)濕度參數(shù)；

2.2）根據(jù)微加速度計(jì)的使用溫度范圍，設(shè)定仿真的增溫起測(cè)溫度小于使用溫度范圍的上限值，設(shè)定5℃≤溫度變化量ΔT≤10℃；

2.3）根據(jù)仿真模型，利用仿真軟件的熱力學(xué)分析模塊對(duì)微加速度計(jì)施加溫度載荷；溫度載荷由增溫起測(cè)溫度開始進(jìn)行增加，每增加最大溫度變化量ΔTmax設(shè)定為一個(gè)子步；溫度載荷增加至超過(guò)使用溫度范圍的上限值后，再增加兩個(gè)子步；

2.4）加載并求解溫度載荷，查看求解結(jié)果；根據(jù)求解結(jié)果中的應(yīng)力分布云圖，得出微加速度計(jì)的應(yīng)力最大值分布點(diǎn)和應(yīng)力集中區(qū)域；查看求解結(jié)果中的最后一個(gè)子步；假設(shè)此時(shí)微加速度計(jì)所受的最大應(yīng)力值為τ_t；

2.5）若τ_t<[τ]，表明微加速度計(jì)的功能正常，則繼續(xù)對(duì)微加速度計(jì)增加溫度載荷，每增加最大溫度變化量ΔTmax設(shè)定為一個(gè)子步；重復(fù)步驟2.4），直到τ_t>[τ]時(shí)，表明微加速度計(jì)的功能異常；此時(shí)查看求解結(jié)果中的前一個(gè)子步，確定出微加速度計(jì)的功能異常時(shí)的最小溫度載荷；繼續(xù)對(duì)微加速度計(jì)增加溫度載荷，每增加1℃設(shè)定為一個(gè)子步；重復(fù)步驟2.4），確定出微加速度計(jì)的上破壞極限溫度；

3）在振動(dòng)應(yīng)力下對(duì)微加速度計(jì)進(jìn)行可靠性仿真，具體步驟如下：

3.1）根據(jù)微加速度計(jì)的使用環(huán)境，初步確定微加速度計(jì)的一個(gè)基礎(chǔ)溫度參數(shù)和一個(gè)基礎(chǔ)濕度參數(shù)；

3.2）根據(jù)微加速度計(jì)的使用加速度范圍，設(shè)定仿真的起始振動(dòng)加速度為1g_n，設(shè)定振動(dòng)加速度變化量Δa為0.5g_n；

3.3）根據(jù)仿真模型，利用仿真軟件的靜力學(xué)仿真模塊對(duì)微加速度計(jì)施加振動(dòng)加速度載荷；振動(dòng)加速度載荷由起始振動(dòng)加速度開始進(jìn)行增加，每增加振動(dòng)加速度變化量Δa設(shè)定為一個(gè)子步，每個(gè)子步的保持時(shí)間為10min；

3.4）加載并求解振動(dòng)加速度載荷，查看求解結(jié)果；根據(jù)求解結(jié)果中的應(yīng)力和應(yīng)變分布云圖，得出微加速度計(jì)的應(yīng)力最大值分布點(diǎn)、應(yīng)力集中區(qū)域和應(yīng)變最大值分布點(diǎn)；假設(shè)此時(shí)微加速度計(jì)所受的最大應(yīng)力值為τ_s；