高过载环境下弹载贴片电容失效机理探究及其焊点形态参数的优化设计

来源：计算力学学报杂志2026年第1期北京时间：

作者：刘启明,贾彬彬,李涛,杨伟龙,史宝军

单位：河北工业大学 智能配用电装备与系统全国重点试验室, 天津 300401,河北工业大学 机械工程学院 先进智能防护装备技术教育部重点实验室, 天津 300401,河北工业大学 智能配用电装备与系统全国重点试验室, 天津 300401,河北工业大学 机械工程学院 先进智能防护装备技术教育部重点实验室, 天津 300401,河北工业大学 智能配用电装备与系统全国重点试验室, 天津 300401,河北工业大学 机械工程学院 先进智能防护装备技术教育部重点实验室, 天津 300401,河北工业大学 智能配用电装备与系统全国重点试验室, 天津 300401,河北工业大学 机械工程学院 先进智能防护装备技术教育部重点实验室, 天津 300401,河北工业大学 智能配用电装备与系统全国重点试验室, 天津 300401,河北工业大学 机械工程学院 先进智能防护装备技术教育部重点实验室, 天津 300401

摘要：弹载贴片电容在炮射高过载环境中承受应力波、惯性力等复杂载荷的耦合作用,导致其极易发生失效,严重影响炮弹的功能可靠性。因此,本文通过高速冲击试验与数值模拟仿真相结合的方式,深入探究高过载环境下弹载贴片电容的失效机理并优化焊点结构以提升其抗高过载能力。首先根据薄板理论推导印制板在高过载环境下的临界曲率,量化贴片电容的损伤失效;然后基于最小能量原理建立贴片电容焊点的预测形态;紧接着,构建并验证含弹载器件的数值模型,进而分析弹载贴片电容的过载响应;最后通过构建含焊点形态参数的优化模型并基于支持向量回归模型和差分进化算法对其进行优化设计。研究结果表明,在高过载环境下,印制板弯曲变形和相邻元件的挤压使得贴片电容受到拉应力作用,这是导致其焊点连接处发生断裂失效的主要原因,通过对焊点形态参数的优化设计,有效降低了其断裂失效的风险,为弹载贴片电容的失效分析和抗高过载设计提供了理论依据和手段。

关键词：贴片电容,高过载环境,印制板电路板,失效机理,优化设计,

基金资助：国家自然科学基金(12302435)资助项目.