In modern automotive control modules, mechanical failures of surface mounted electronic components such as microprocessors, crystals, capacitors, transformers, inductors, and ball grid array packages, etc., are mai or roadblocks to design cycle time and product reliability. This paper presents a general methodology of failure analysis and fatigue prediction of these electronic components under automotive vibration environments. Mechanical performance of these packages is studied through finite element modeling approach fur given vibration environments in automotive application. Using the results of vibration simulation, fatigue lift is predicted based on cumulative damage analysis and material durability information. Detailed model of solder/lead joints is built to correlate the system level model and obtain solder strains/stresses. The primary focus in this paper is on surface-mount interconnect fatigue failures and the critical component selected for this analysis is 80 pin plastic leaded microprocessor.
Vibration analysis of Fine-pitch Ball Grid Array (FBGA) packages mounted on a Printed Circuit Board (PCB) subjected to harmonic excitation is performed by using finite element method (FEM). A finite element model of a memory module is composed of three main parts, packages, simplified solder balls and bare PCB. At first, natural frequencies and mode shapes of the developed model were confirmed experimentally. Secondly, the harmonic excitation experiment for the module was carried out at the first natural frequency of the memory module, and it was verified with the simulation by using mode superposition method at a constant acceleration.
The use of spreadsheet packages for solving noise control problems has been cited by several authors, eg Saha[1] and Thornton[2]. The effectiveness of using spreadsheet packages compared with the traditional computer programs written in high level languages was demonstrated when applied to relatively simple problems, such as the selection of hearing protectors or the prediction of noise equation which includes logarithmic additions at most represents the physics of the problem. The simplicity of the governing equation together with the requirement to handle a vast amount of data are considered to be the major reasons for noise control engineers to use spreadsheet packages. Although shipboard noise prediction seems to be very complicated, the calculation procedure itself is, in essence, identical especially true for prediction methods based on empirical formulae[3,4], ie the procedure that consists of the three basic elements, ie source, path and receiver. This paper discusses the application of spreadsheet package LOTUS 1-2-3 to shipboard noise prediction problems. A utility program of the package is written using macro functions and is shown to be especially useful for noise control engineers who are unfamiliar with spreadsheet packages. In addition, a new type of empirical formula, to estimate structureborne noise transmission loss, is proposed.
Vehicle simulation models for noise and vibration prediction have been developed so far generally in two schemes. One is FE models generally used for problems below 200 Hz such as booming noise, and the other is SEA models for high frequencies of more than 1 kHz, representatively related to sound packages. There have been many researches to develop a simulation model for 200~1000 Hz, so-called mid-frequency region, and this paper shows one practical result that covers the trimmed body of a sedan vehicle. The simulation model is developed based on an FE model, and then FE elements at some areas are substituted with SEA elements to reduce DOFs. SEA panels are described by modal density, radiation efficiency, stiffness and damping characteristics that are found from some numerical assessments. Sound packages are modeled similarly as a conventional SEA model. The results obtained from the hybrid model were compared to experimental results. Predicted pressure and vibrational velocity generally show a good agreement. The developed simulation model and related technology are successfully being used in vehicle development process.
During handling unitized products, they are subjected to a variety of environmental hazards. Shock and vibration hazards are generally considered the most damaging of the environmental hazards on a product and it may encounter while passing through the distribution environment. A major cause of shock damage to products is drops during manual handling. The increasing use of unitization of pallets has been resulted in a reduction of the shock hazards. This has caused an increasing interest in research focused on vibration caused dam age. Damage to the product by the vibration most often occurs when a product or a product component has a natural frequency that falls within the range of the forcing frequencies of the particular mode of transportation being used. Transportation vibration is also a major cause of fruit and vegetable quality loss due to mechanical damage. This study was conducted to determine the vibration characteristics of the corrugated fiberboard bones for packages of pears, and to investigate the degree of vibration injury of the pears in the boxes during the simulated transportation environment. The vibration tests were performed on an electrohydraulic vibration exciter. The input acceleration to exciter was fixed at 0.25 G for a single container resonance test and 0.5 G for the vertical stacked container over the frequency range from 3 to 100 Hz. Function generator (HP-33120A) was connected by wire to the vibration exciter for controlling the input acceleration at a continuous logarithmic sweep rate of 1.0 octave per min. The peak frequency and acceleration on the single box test were 22.02 Hz, 1.5425 G respectively, and these values on the vertical stacked boxes were observed from the bottom box 19.02, 18.14, 16.62 and 15.40 Hz and 2.2987, 3.7654. 5.6087, and 7.9582 G, respectively. The pear in the bottom box had a slightly higher damage level than the fruit packed in the other stacked boxes. It is desirable that the package and transportation system has to be so designed that 15∼20 Hz frequency will not occur during the transportation environment.
While a dash panel component, close to passengers, plays a very important role to protect heat and noise from a power train, it is also a main path that transfers vibration energy and eventually radiates acoustic noise into the cavity. Therefore, it is important to provide optimal design schemes incorporating sound packages such as a dash isolation pad and a floor carpet, as well as structures. The present study is the extension of the previous investigation how design variables affect sound radiation, which was carried out using the simple plate and framed system. A novel FE-SEA hybrid simulation model is used for this study. The system taken into account is a dash panel component of a sedan vehicle, which includes front pillars, front side members, a dash panel and corresponding sound packages. Design variables such as panel thicknesses and sound packages are investigated how they are related to two main NVH indexes, sound radiation power(i.e. structure-borne) and sound transmission loss(i.e. air borne). In the viewpoint of obtaining better NVH performance, it is shown that these two indexes do not always result in same tendencies of improvement, which suggests that they should be dealt with independently and are also dependent on frequency regions.
Low frequency noises(up to about 200 Hz) such as booming are mainly caused by particular modes, and in general the solutions may be found based on mode controls where conventional methods such as FEM can be used. However, at higher frequencies between 0.3~1 kHz, as the number of modes rapidly increases, radiation characteristics from structures, performances of damping sheets and sound packages may be more crucial rather than particular modes, and consequently the conventional FEM may be less practical in dealing with this kinds of structure-borne problems. In this context, so-called 'mid-frequency simulation model' based on FE-SEA hybrid method is studied and validated to reduce noise in this frequency region. Energy transmission loss(i.e. air borne noise) is also studied. A dash panel component is chosen for this study, which is an important path that transmits both structure-borne and air borne energies into the cavity. Design modifications including structural modifications, attachment of damping sheets and application of different sound packages are taken into account and the corresponding noise characteristics are experimentally identified. It is found that the dash member behaves as a noise path. The damping sheet and sound packages have similar influences on both sound radiation and transmission loss. The comparison between experiments and simulations shows that this model could be used to predict the tendency of noise improvement.
A dash panel component, close to passengers, plays a very important role to protect heat and noise from a power train. Meanwhile, it is also a main path that transfers vibration energy and eventually radiates acoustic noise into the cavity. Therefore, it seems important to provide an optimal design scheme incorporating sound packages such as dash isolation pad and carpet, as well as structures. The present study is the extension of the previous investigation how design variables affect sound radiation, which was carried out using the simple plate and framed system. The system taken into account in this paper is a dash panel component of a sedan, which includes A pillar, front side member, dash panel and the corresponding sound packages. Design variables such as panel thickness and sound package layers are investigated how they are related for the better radiation performance (i.e. structure-borne) and sound transmission loss (i.e. air borne).
Vibration and vibro-acoustic characteristics of body panels enclosing the vehicle interior cabin are tested and analyzed for effective application of sound proofing materials. A set of deadener and insulation packages are proposed based on the experimentally evaluated and categorized contributions of noise radiating panels. The suggested packages are applied to a prototype vehicle, and a refined acoustic quality is achieved. A systematic experimental procedure proposed in this study can be a good tool in tuning the acoustic quality of prototype vehicles within a limited development period.
한국소음진동공학회 1997년도 춘계학술대회논문집; 경주코오롱호텔; 22-23 May 1997
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pp.643-648
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1997
Concern for noise problems of a commercial aircraft in community and cabin is increasing due to the more restrictive regulation and customer requirements. This paper introduces to the work packages of the aircraft noise engineer for the development of a commercial aircraft. First of all, the noise engineer establish the design requirement and objectives(DR&O). Then the design and analysis are performed to satisfy with the DR&O during the conceptual and preliminary design phase. And the test and evaluation(T&E) are carried out to verify the analysis results and to acquire the type certification.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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