Simulation dynamisches Verhalten

Für elektronische Aufbauten, die insbesondere in Fahrzeugen vielfach Schock- und Vibrationsbelastungen ausgesetzt sind,  bietet das MMC Finite-Elemente-Simulationen an, die in der Lage sind, das dynamische Verhalten zu simulieren und die Spannungskomponenten in kritischen Teilen zu bestimmen. Dynamische 3-D Finite-Elemente-Simulationen werden mit ABAQUS explicit^TM und ANSYS/LS-DYNA^TM durchgeführt. Da präzise Simulationen hochdynamischer Beanspruchungen zwingend die entsprechenden dynamischen mechanischen Daten erfordern, werden dazu am MMC validierte Materialmodelle für Lötstellen entwickelt, die die dynamische Materialverfestigung und die Abhängigkeit des Bruchmodus von der Beanspruchungsgeschwindigkeit berücksichtigen, um eine realitätsnahe Beurteilung von gelöteten Modulen bei Drop- und Schockereignissen zu ermöglichen.

Zur Bewertung der Zuverlässigkeit von Lötverbindungen zwischen Leiterplatten und SMD-Komponenten unter Schwingungsbelastung und deren Lebensdauervorhersage bietet das MMC eine Methodik basierend auf der Kombination von Schwingungsmessung und Simulation von bestückten Leiterplatten an. Dabei werden mittels modaler als auch harmonischer Analysen in laservibrometrischen Messungen Eigenmoden und Beschleunigungsspektren des Boards bestimmt, während Random-Vibration-FE-Analysen die Zufallsantwort der Komponenten auf die PSD der gemessenen Spektren und RMS-Amplitudenwerte liefern. Deformationsanalysen an diskreten Bauteilen auf der Leiterplatte und FE-Berechnungen von Dehnungsverteilungen in den Lötstellen aufgrund der Verschiebungsrandbedingungen zeigen die kritischen Verbindungen auf. Der Vergleich mit kritischen Lastzyklenzahlen unter Verwendung akkumulierter Ermüdungsbeziehungen wird dann für die Lebensdauerabschätzung verwendet.

Zur Extraktion von Dämpfungsparametern von Verkapselungspolymeren werden am MMC Messungen viskoelastischer Materialdaten und des Schwingungsverhaltens auf der einen und simulierter Schwingformen auf der anderen Seite korreliert.