摘要
随着移动互联网的快速发展，手机成为人们生活中不可或缺的部分，其不仅作为单纯的通话工具而存在，摄影、音乐和视频播放器等娱乐功能变成人们选择手机的重要考量因素。连接手机内部的不同功能模块，使之成为统一整体，其中涉及的重要技术就是胶粘技术。 胶粘技术是一种连接两种相同或不同的材料的连接技术，其广泛应用于移动电子产品、汽车和航天等领域。胶粘剂是胶粘技术成功与否的重要因素，它会在不同应变率下发生失效。在胶粘剂固化和跌落测试期间，某通讯设备制造商通过对手机摄像头模块的失效方式分析，发现胶粘剂的力学性能对于手机摄像头模块的机械可靠性有较大的影响。 为了实现对手机摄像头模块胶粘接头失效过程的分析，以某通讯设备制造商手机摄像头模块所使用的胶粘剂为研究对象，通过建模分析、参数标定和仿真计算对中低应率下聚合物的应力应变关系进行研究，揭示了胶粘剂在中低应变率下力学行为的特征，并建立了能够描述其变形行为的本构模型。 基于有限运动学的框架，建立了一种新型的用于描述聚合物在中低应变率冲击载荷作用下的应变率和压力相关的本构模型，其能较准确地描述在室温下聚合物力学行为的重要特征——非线性压力相关性和应变率敏感性。该模型引入了一个非线性的压力相关的势函数来表示粘塑性相关的流动准则，其包含用于描述聚合物硬化行为的内变量。弹性模量的应变率相关性通过一个简单的关系式控制。该模型能预测所考虑应变率范围内失效起始的位置，适用于研究手机摄像头模块在冲击载荷作用下的失效问题，为粘接接头失效分析中的数值模拟提供模型基础。由于胶粘剂的热弹性行为对跌落测试中施加的变形的动态性质影响不大，本研究将不予考虑。 在建模的基础上，基于文献中所获得的实验数据对模型进行参数标定，并实现胶粘剂力学测试的数值模拟。通过考虑准静态加载（应变率0~0.1s-1）和完全动态加载（应变率＞100s-1，对应于跌落情况）的实验情况，考虑不同的高分子实验材料，考虑在室温下的拉伸和压缩的单轴和多轴的测试的应力-应变行为，多维度地考虑并验证了该模型可适用于表征中低应变率下的胶粘剂的力学行为。 在此基础上，编写Abaqus用户子程序UMAT，并实现准静态测试和动态测试条件下树脂材料胶粘剂哑铃型、圆柱形非缺口试样和缺口试样的力学行为的有限元模拟，以验证本构模型的可靠性。采用隐式算法Newton-Raphson法对本构模型进行数值计算，首先需推导算法所需的Jacobian矩阵。隐式算法精度较高，收敛性较好。对模拟所得的应力和应变数据进行处理，并将其与文献中实验所得结果进行对比，进行误差分析并对该模型进行优化，验证了该模型适用于不同高分子材料准静态和完全动态多轴应力加载实验情况的描述，可为后续预测手机摄像头模块的机械可靠性提供理论基础。
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