[發(fā)明專利]多點高速瞬態(tài)沖擊加載的測試系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010932334.8
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112113735B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李金柱;張羲黃;覃峰;王琳
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G01M7/08
• 分類號: G01M7/08
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 田亞琪

本發(fā)明公開一種多點高速瞬態(tài)沖擊加載的測試系統(tǒng)，包括子彈發(fā)射裝置、輸入桿、應(yīng)變片、帶多個凸臺的套筒、高速攝像機和脈沖收集處理系統(tǒng)；子彈發(fā)射裝置的發(fā)射出口正對輸入桿的一個端面，輸入桿的圓柱面上貼有應(yīng)變片，帶多個凸臺的套筒套接固定在輸入桿另一端，套筒的凸臺上貼有用于測試應(yīng)力波的長度和幅值的應(yīng)變片，待測試的電子功能模塊貼裝于凸臺上，高速攝像機對受高速瞬態(tài)沖擊后飛出的電子功能模塊的運動形態(tài)進行記錄拍攝，脈沖收集處理系統(tǒng)采集應(yīng)變片的應(yīng)力數(shù)據(jù)，本發(fā)明能對電子元器件功能模塊或材料試樣的多點高速瞬態(tài)沖擊加載，以獲得電子功能模塊或材料試樣在多點沖擊加載下的振動彎曲響應(yīng)及破壞特征或電子功能模塊電路損傷特征。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于沖擊動力學(xué)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多點高速瞬態(tài)沖擊加載的測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在實際應(yīng)用中，電子元器件功能模塊常以兩點或多點螺栓或焊點的形式與周圍高速受沖擊彈體相連接，常受到高速沖擊載荷，在高速沖擊載荷作用下發(fā)生動態(tài)彎曲，在某種極限載荷下，發(fā)生電路損傷失效，從而影響到電子元器件的正常使用。因此，實現(xiàn)對電子元器件功能模塊的多點高速瞬態(tài)沖擊加載對研究其力學(xué)性能及其電路損傷特征有著重要意義。

目前而言，國內(nèi)外研究人員主要用跌落/沖擊試驗對電子元器件的力學(xué)性能進行分析，該試驗主要原理是將試樣以一定的姿態(tài)固定在跌落測試平臺上，使其沿導(dǎo)桿向下跌落，撞擊一個剛性面，以此來模擬電子元器件功能模塊在跌落或者受到?jīng)_擊時其內(nèi)部的各組成部分的受力情況。Lim C.T和Low Y.J等人進行了一系列的跌落沖擊試驗，對比了電子元器件在不同的沖擊方向和跌落高度下的力學(xué)響應(yīng)。新加坡國立大學(xué)的Tong Yan Tee等人通過沖擊試驗和分析發(fā)現(xiàn)沖擊過程中芯片的慣性力和基板的反復(fù)彎曲變形是使得電子元器件功能模塊中的焊料層失效主要原因。

盡管跌落/沖擊試驗已經(jīng)日趨成熟，但是對于電子元器件而言，這些試驗所得到的有關(guān)力學(xué)響應(yīng)信息較少；一些器件的關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并不適合貼裝傳感器，無法進行有效測量，除此之外，現(xiàn)有的跌落/沖擊試驗受到其跌落高度的限制，并不能提供較大的沖擊速度，對于研究高速沖擊狀態(tài)下電子元器件的力學(xué)響應(yīng)問題并不適用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種多點高速瞬態(tài)沖擊加載的測試系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對電子元器件功能模塊或材料試樣的多點高速瞬態(tài)沖擊加載，以獲得電子功能模塊或材料試樣在多點沖擊加載下的振動彎曲響應(yīng)及材料試樣的破壞特征或電子功能模塊的電路損傷特征。

實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

多點高速瞬態(tài)沖擊加載的測試系統(tǒng)，包括子彈發(fā)射裝置、輸入桿、應(yīng)變片、帶多個凸臺的套筒、高速攝像機和脈沖收集處理系統(tǒng)；

所述子彈發(fā)射裝置的發(fā)射出口正對輸入桿的一個端面，輸入桿的圓柱面上貼有應(yīng)變片，帶多個凸臺的套筒套接固定在輸入桿另一端，套筒的凸臺上貼有用于測試應(yīng)力波的長度和幅值的應(yīng)變片，待測試的電子功能模塊貼裝于凸臺上，高速攝像機對受高速瞬態(tài)沖擊后飛出的電子功能模塊的運動形態(tài)進行記錄拍攝，脈沖收集處理系統(tǒng)采集應(yīng)變片的應(yīng)力數(shù)據(jù)。

進一步地，所述套筒上的凸臺數(shù)量為2個、4個或5個。

進一步地，從輸入桿透射入套筒中的應(yīng)力波幅值P₁與套筒中的粒子速度u₁分別為：

其中，ρ₁為子彈和輸入桿的密度，c₁為應(yīng)力波在子彈和輸入桿中的傳播速度，A₁為子彈和輸入桿的端面面積，ρ₂為套筒密度，c₂為應(yīng)力波在套筒中的傳播速度，A₂為套筒端面面積，子彈以速度υ撞擊輸入桿；

當(dāng)套筒和輸入桿的材料相同時，有：