[发明专利]一种基于COMSOL的铜铝接线夹腐蚀模拟方法

权利要求书

1.一种基于COMSOL的铜铝接线夹腐蚀模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、采用COMSOL仿真软件中的几何模块建立铜铝接线夹的几何模型；

S2、对几何模型表面、区域进行划分，设置材料参数；具体的，

根据步骤S1中的几何模型划分出铜区域、铝区域，铜表面、铝表面，铜端子边界、铝端子边界，铜接地表面、铝接电表面；根据铜铝接线夹的实际工作情况选择物理接口并设置相应的铜、铝材料；

S3、设置大气腐蚀物理场、初始参数，网格划分；

获取大气腐蚀模型中的电解质膜厚度、氧溶解度、氧扩散率、电解质电导率和相对湿度，设置大气腐蚀物理场；获取铜块、铝块的电导率、热膨胀系数、恒压热容、相对介电常数、密度、导热系数、杨氏模量和泊松比；

根据步骤S2所建立的几何物理模型，对铜表面、铝表面，铜端子边界、铝端子边界，铜接地表面、铝接电表面进行网格剖分；

S4、计算求解，得到铜铝接线夹腐蚀仿真结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于COMSOL的铜铝接线夹腐蚀模拟方法，其特征在于，所述步骤S3中的大气腐蚀模型包括：

在求解电解质电流密度矢量时：

公式(1)中：i_l是电解质电流密度矢量；σ_l是取决于相对湿度的电解质电导率；是电解质域上的电解质电位；为梯度算子，表明电解质电位的负梯度，即为电解质的电场强度，方向指向电位降落最快的方向；

公式(2)中：s是电解质膜厚度；表示为电解质膜电流密度的散度，表明电解质膜电流密度矢量i_s的散度恒等于零，即矢量是无始无终的；

在求解电极电流密度矢量时：

公式(3)中：i_s是电极电流密度矢量；σ_s是铜、铝金属的电导率；是铝、铜金属电极域上的电位；为梯度算子，表明电位的负梯度，即为电极的电场强度，方向指向电位降落最快的方向；

公式(4)的物理意义：表示为电极电流密度矢量i_s的散度，表明电极电流密度i_s的散度恒等于零，即矢量是无始无终的。

3.根据权利要求1所述的一种基于COMSOL的铜铝接线夹腐蚀模拟方法，其特征在于，所述步骤S4中的计算求解包括铜、铝表面的金属溶解反应和氧还原反应：

氧还原反应受到氧通过膜的传输限制，极限电流密度i_lim，取决于电解质膜厚度s、氧溶解度c_sol和氧扩散率D，公式如下：

公式(5)中，F是法拉第常数；D是氧在薄膜中的扩散率；c_sol是氧的溶解度；s是电解质膜厚；

通过假设氧还原动力学对氧浓度的局部电流密度的一阶依赖性，推导出以下局部电流密度i_loc表达式：

其中i_expr是没有质量传输限制的情况下电极反应的局部电流密度。