颗粒/基体界面开裂-NXP-RFID天线设计指南

简介：
本指南深入探讨了NXP RFID天线设计中颗粒/基体界面开裂问题，为工程师提供优化材料选择和结构设计的专业建议，以增强RFID标签的耐用性和性能。 2.3 颗粒/基体界面开裂 在边长为5的立方体基体内嵌入半径为3的球形颗粒，基体高度也为5。采用1/8建模进行三维模型构建（如图2-3(a)），二维模型则使用轴对称模型。该模型沿x方向单向拉伸，并应用近似周期性边界条件：内部边界的对称边界条件以及外部非加载面的平面限制。 颗粒与基体界面开裂的效果展示在图2-3(b)中。由于三维和二维模的基体分别为圆柱形和立方体型，两者的位移—反力曲线不一致，因此不做比较。 （a） （b） 图 2-3 颗粒/基体界面开裂 3. 粘聚力模型的应用 粘聚力单元在显式算法中具有显著优势，在模拟多裂缝扩展方面尤为突出。通过在实体模型的每个单元周围嵌入粘聚力单元，可以实现脆性破裂效果的仿真。此外，粘聚力单元还可以与XFEM（扩展有限元方法）结合使用：基体中的裂纹扩散采用XFEM进行建模；而界面开裂则利用粘聚力单元来模拟从基体到增强材料之间的裂缝逐渐扩增的过程。 3.1 粘聚力模型和Xfem的联合应用 本研究中，基体尺寸为0.76 X 0.5 X 1.8（XYZ）。在该立方体内嵌入直径为0.08、长度为1.3的纤维，并且这些纤维沿z轴方向排列。初始裂纹位于x-y平面内，在z方向中部和x方向左侧，如图3-1(a)所示。 为了提高计算效率，在模型右侧删除了一些原本存在的多根纤维，导致右侧面略呈弧形。固定基体底面并在顶面上施加垂直位移负载。由于试验中设置的界面强度较高而基材较弱，裂纹首先穿透了基体材料后开始在基体/增强物界面上出现明显损伤，并且因为加载量过大，在靠近纤维的位置产生了聚集性损伤导致计算终止。 通过调整模型参数（如改变基质和界面之间的相对刚度），可以观察到不同的裂缝扩展过程。