Un modelo de predicción de la vida útil por fatiga para alambres de unión de aluminio
Autores: Moers, Cassandra; Dresbach, Christian; Altenbach, Holm
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Transmisión de señales eléctricas
Dispositivos electrónicos de potencia
Alambres de unión de aluminio
Modelos de vida útil por fatiga
Tensiones mecánicas y térmicas
Curvas de Wöhler
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 5
Citaciones: Sin citaciones
La transmisión de señales eléctricas en dispositivos electrónicos de potencia se realiza a través de alambres de unión de aluminio de alta pureza. Las tensiones mecánicas y térmicas cíclicas durante la operación conducen a cargas de fatiga, lo que resulta en fallos prematuros de los alambres, que no se pueden predecir de manera confiable. El siguiente trabajo presenta dos modelos de vida útil por fatiga calibrados y validados en base a resultados experimentales de fatiga de un alambre de unión de aluminio y posteriormente transferidos y aplicados a otros tipos de alambres. La modelización de la vida útil de las curvas de Wöhler para diferentes relaciones de carga muestra una buena, pero limitada, aplicabilidad para el modelo lineal. El modelo solo se puede aplicar por encima de 10,000 ciclos y dentro del rango de carga investigado de R = 0.1 a R = 0.7. El modelo no lineal muestra muy buena concordancia entre la predicción del modelo y los resultados experimentales en todo el rango de ciclos investigado. Además, el diagrama de Smith predicho no solo es consistente en el rango de carga investigado, sino también en el rango de carga extrapolado de R = -1.0 a R = 0.8. También se puede implementar una transferencia de ambos enfoques de modelo a otros tipos de alambres utilizando sus resistencias a la tracción, aunque el modelo no lineal es más adecuado ya que cubre todo el rango de carga y ciclos.
Descripción
La transmisión de señales eléctricas en dispositivos electrónicos de potencia se realiza a través de alambres de unión de aluminio de alta pureza. Las tensiones mecánicas y térmicas cíclicas durante la operación conducen a cargas de fatiga, lo que resulta en fallos prematuros de los alambres, que no se pueden predecir de manera confiable. El siguiente trabajo presenta dos modelos de vida útil por fatiga calibrados y validados en base a resultados experimentales de fatiga de un alambre de unión de aluminio y posteriormente transferidos y aplicados a otros tipos de alambres. La modelización de la vida útil de las curvas de Wöhler para diferentes relaciones de carga muestra una buena, pero limitada, aplicabilidad para el modelo lineal. El modelo solo se puede aplicar por encima de 10,000 ciclos y dentro del rango de carga investigado de R = 0.1 a R = 0.7. El modelo no lineal muestra muy buena concordancia entre la predicción del modelo y los resultados experimentales en todo el rango de ciclos investigado. Además, el diagrama de Smith predicho no solo es consistente en el rango de carga investigado, sino también en el rango de carga extrapolado de R = -1.0 a R = 0.8. También se puede implementar una transferencia de ambos enfoques de modelo a otros tipos de alambres utilizando sus resistencias a la tracción, aunque el modelo no lineal es más adecuado ya que cubre todo el rango de carga y ciclos.