雙熱阻模型的案例
熱仿真-實測結果下對比集總參數法與雙熱阻模型 ￥1.9
因此，在實際應用時，更多的采用結殼熱阻Rja和結板熱阻Rjb評價器件的散熱能力，由此便產生了雙熱阻模型。
在建立雙熱阻模型時一般做如下假設：
①結點熱量僅存在兩條散熱途徑：通過上表面傳遞到空氣中或散熱器上，通過下表面傳遞到PCB板上；
②上下表面為等溫面，不發生熱量傳遞；
③側面為絕熱面，即結點熱量不通過側面傳遞。
圖3.雙熱阻模型示意圖
3、應用
3.1 建模
基于元器件熱特性參數，建立元器件的等效模型如下圖所示。示例中，整個產品結構為全密閉機盒，該器件的散熱方式除通過PCB板散熱，另外在器件上表面有導熱墊與外殼相連，借助外殼進行散熱。
圖4.集總參數建模
圖5.雙熱阻建模
3.2 仿真分析
在保證其他條件一致的情況下獲得兩種不同建模方式下的計算結果，并實測了器件殼溫、焊盤溫度、導熱墊溫度，開展比對分析，為仿真建模提供參考，具體請見下部分內容。（案例制作實屬不易，忘理解）
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展開 FloEFD雙熱阻模型簡要熱分析
選中雙熱阻模型可以查看結溫
文章來源：飛奔向地球的豬
如何破解芯片封裝熱仿真技術“卡脖子”難題？
對于典型芯片封裝而言，主要的封裝熱阻包括 Die 結到環境（Junction-to-Ambient）的熱阻 Rja，結到殼（Junction-to-Case）的熱阻 Rjc和結到板（Junction-to-Board）的熱阻 Rjb。其中Rja與器件所處的環境有關，且器件規格書中的規定值一般為生產商基于標準環境測試，而往往實際應用環境和標準測試環境差別較大，Rja很難應用于芯片結溫預計，更多的應用于定性對比不同封裝芯片的散熱能力。因此，在實際應用時，更多的采用結殼熱阻Rjc和結板熱阻Rjb評價器件的散熱能力，由此便產生了雙熱阻模型。
在建立雙熱阻模型時一般做如下假設：
①結點熱量僅存在兩條散熱途徑：通過上表面傳遞到空氣中或散熱器上，通過下表面傳遞到PCB板上；
②上下表面為等溫面，不發生熱量傳遞；
③結點熱量不通過側面傳遞。
下面就來介紹一下如何使用云道智造“電子散熱模塊”進行“基于雙熱阻模型的芯片封裝中簡單強制對流換熱”仿真分析。
“芯片雙熱阻封裝的簡單強制對流換熱問題”仿真分析
1、模擬條件
本算例中建立了包括 1 個機箱、1 個 PCB 板、1 個雙熱阻封裝、1 個軸流風扇、1 個散熱器的簡單強迫對流換熱模型，目的在于雙熱阻封裝模塊的應用，便于熟悉雙熱阻封裝模塊的設置。穩態計算，不考慮輻射。軸流風扇固定流量為 2CFM，垂直出風。
考慮流熱耦合問題；
雙熱阻封裝模塊中，中心節點功耗為 3W；
環境溫度為 30°C。
2、幾何模型
利用軟件自帶的智能模塊，快速建立所需幾何模型。
展開 現場公開課 | Icepak器件級建模與仿真專題
部分簡單封裝的MOSFET/IGBT/LED都可以通過雙熱阻模型進行描述，但隨著多疊層和多核的封裝技術的出現，封裝的熱模型變的越來越復雜，簡單的雙熱阻模型已經不能準確的描述該類芯片了。如何通過JEDEC測試環境得到雙熱阻模型，以及通過詳細模型提取Delphi和降階模型變的尤為重要。
通過該課程你可掌握LED器件光功率和熱功率的計算；常規封裝芯片的Icepak參數化建模和SpaceClaim建模過程；封裝熱測試標準JEDEC JESD 51以及封裝熱模型Delphi和降階模型的提取。
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如何破解芯片封裝熱仿真技術“卡脖子”難題？
“芯片雙熱阻封裝的簡單強制對流換熱問題”仿真分析
1.模擬條件
本算例中建立了包括 1 個機箱、1 個 PCB 板、1 個雙熱阻封裝、1 個軸流風扇、1 個散熱器的簡單強迫對流換熱模型，目的在于雙熱阻封裝模塊的應用，便于熟悉雙熱阻封裝模塊的設置。穩態計算，不考慮輻射。軸流風扇固定流量為 2CFM，垂直出風。
考慮流熱耦合問題；
雙熱阻封裝模塊中，中心節點功耗為 3W；
環境溫度為 30°C。
2.幾何模型
利用軟件自帶的智能模塊，快速建立所需幾何模型。
雙熱阻封裝算例幾何模型
雙熱阻封裝算例模型樹
3.仿真分析
3.1 網格剖分
本次采用默認Region-based網格劃分方式；
調整全局網格和局部網格設置；
全局網格設置
該案例中主要對重要器件進行局部網格設置，平面方向主要控制最大尺寸，厚度方向則是設置最小網格數，如芯片、板卡等。
局部網格設置
選擇【網格剖分】菜單下的【笛卡爾網格】，點擊進行網格剖分；
網格剖分完成后，選擇【載入網格】，可在【檢查網格】窗口中查看網格質量。
本次模型利用非結構化六面體網格剖分，長寬比33.3，非正交網格大于70的面個數為零，畸形度大于4的面個數為零，網格質量良好，滿足流熱耦合計算要求，如下圖所示。
3.2 模型與求解設置
電路板與雙熱阻封裝的屬性設置
求解設置
3.3 計算結果
本分析類型為穩態、流熱耦合計算。
展開 熱仿真和熱特性優化 在汽車LED車燈上的應用
LED的熱設計一般有以下幾個環節:
基于最嚴苛的邊界條件定義最大接環熱阻；
設置熱阻網絡模型，計算散熱器熱阻；
根據材料、空間預估散熱器尺寸與外形；
利用CFD軟件進行仿真分析；
確定熱學與光學系統性能及余量；
對以上步驟進行優化迭代
基于該設計步驟，則可以使用一下仿真與測試工具進行支持，主要包括FloEFD、FloTHERM、T3Ster、TeraLED等工具。
1.適當的LED熱模型- FloEFD雙熱阻模型
LED封裝模型是車燈行業普遍采用的FloEFD軟件之一，它可以簡化成易于使用的雙熱阻模型，從節點到外殼（Rjc）以及從節點到PCB板（Rjb）都是雙熱阻模型中的一部分，所建模型既簡化了仿真過程，又保證了精度，還能結合測試過程構建用戶化LED熱數據庫。
2.適當的LED光熱模型-光熱一體化測試
光的輸出是LED設計的性能指標，輸入的電流、電壓、器件溫度、熱耗相互影響。LED的光熱模型對于芯片的熱仿真意義重大。
本方案如圖所示，熱瞬態測試儀T3Ster能夠對LED的光熱效應進行同時跟蹤；利用T3Ster主機可以實現LED熱阻模型的實驗，實驗結果可直接產生FloEFD仿真中所需的模型；同時配合Teral LED儀器，可以用積分球邊熱測試邊檢測LED光通量，實現了光熱一體化檢測方案，為使用者實現流明要求，且符合熱學要求，降低設計余量，進行高精度設計，提供一個有力工具。
3.高精度輻射計算模型
相比離散傳遞、離散坐標模型，高精度的蒙特卡洛模型在車燈系統中有著廣泛的應用。
展開 芯片PCB板級熱仿真怎么做？從小米環形冷泵散熱系統說起
它還提供了各種熱阻模型，常用的雙熱阻模型，以及DELPHI模型，以及詳細模型。除此之外還包含各種宏命令，方便對于特定問題的求解，它也可與ANSYS workbench中其他模塊數據相關聯。
做板級熱仿真，首先第一步便是參數的收集。要知道所處的工作溫度（環溫），以及板子的尺寸大小、布置方向、器件的尺寸大小和在PCB板的相應的位置，是否有風或者其他外加散熱措施。除此之外，需要器件手冊的相關內容，RθJB和RθJC以及最大TjMax，前兩個熱阻參數是雙熱阻模型所必須的，最大結溫是為了驗證結果是否超溫。ECAD類型的PCB是ANSYS Icepak 中四種類型 PCB 中最詳細和準確的，它的走線和過孔的實際幾何形狀并未與 CFD 模型的其余部分一起網格化，它是通過從導入的跡線和過孔來計算各向異性的導熱率，在每個 CFD 網格單元中對跡線和過孔的影響進行建模，每個金屬層和絕緣層都是單獨建模的，從而保持高度的準確性。
第二步是模型的導入，icepak的模型設置。模型主要由基本的幾何模型和layout布線模型，幾何模型中又有板子和器件兩部分組成。
導入幾何模型快捷的方式是IDF方法，也可以從SCDM（Space Claim）中導入。器件和板子導入后也需要對厚度和邊長進行檢查，否則可能會有誤差。
Workbench中通過SCDM導入模型到Icepak
PCB和器件的導入
layout導入
第三步就是邊界條件設置和求解設置。設置好環溫，流動狀態以及輻射，還有初始速度等，以及迭代步數，還有根據自然對流還是強制對流設置求解格式，修改亞松馳因子。如果需要參數化計算，例如散熱器的設計，也可以通過快捷按鈕進行設置，省去了每次運算完再設置的麻煩，特別是研究不同環溫和不同功耗的情況。
展開 FloEFD熱仿真分析之模型簡化（三）-接觸熱阻
FloEFD熱仿真分析之模型簡化（三）-接觸熱阻
CAE白堤
接觸熱阻
任意兩物體接觸在一起，在其接觸面處存在一定的空氣間隙，由此產生的熱阻為接觸熱阻。如圖所示，接觸面間的凹凸不平，使得有效傳熱面積降低。而且，由于間隙狹小，空氣不能形成有效流動，熱量透過這些間隙只能通過熱傳導的形式。空氣導熱系數是鋁的萬分之一左右，因此，剛性面接觸不嚴所致的接觸熱阻是熱量導出的關鍵控制。當有大的熱流通過這些接觸面時，會在接觸面的兩側形成較大的溫度梯度。
接觸熱阻的影響因素
l 接觸表面的數量、形狀、大小及分布規律
l 接觸表面的幾何形狀（波紋度和粗糙度）
l 非接觸間隙的平均厚度
l 間隙中介質種類（真空、液體、氣體）
l 接觸表面的硬度
l 接觸表面壓力大小
l 接觸表面的氧化程度和清潔度
l 接觸材料的導熱系數
改善接觸熱阻措施
電子設備中元器件與散熱器之間、元器件與外殼之間、PCB與散熱器之間等等，雖然通過以上的8個方面一定程度上能改善接觸熱阻。但目前比較通用的方法是采用導熱界面材料來填充，將氣體擠出接觸面，從而降低接觸熱阻值。
熱阻簡化
對某仿真問題，如果已經指定了要進行固體導熱計算，則可以再固體與固體或固體與流體接觸面設置接觸熱阻，可通過輸入接觸熱阻或者輸入接觸層厚度及接觸層的材料屬性來設定。
文章作者：白堤，碩士，有限元設計圈主編，就職于國內某知名企業，主要從事熱設計仿真工作。大佬們都還在努力，更何況自己還只是個學習者。希望通過微信公眾號拋磚引玉，結交更多志同道合的朋友。仿真之路漫漫其修遠矣，我將上下而求索。
展開 【Flotherm系列】優化PCB熱設計的十大技巧
使用散熱器時，必須考慮封裝與散熱器之間的熱學界面材料 (TIM) 的熱阻。最終選擇取決于很多因素，但在設計早期中，使用厚度約 0.2mm（毫米）、熱導率約1.0m
-1K
-1的標準導熱墊是比較保險的選擇。
6精確表示元器件
反饋信息給PCB設計團隊以幫助其選擇和布置元器件之后，還可以指導其使用熱指標來比較候選元器件的熱性能。
對于沒有散熱器的組件，比較關注的熱指標是結到板的熱阻。對于預計有散熱器的組件，結到殼的熱阻關注度相對較高，因為熱阻通常是針對與散熱器的接觸面而定義的。對于晶體管輪廓 (TO) 型封裝，該接觸面通常是焊接在PCB 上。若這兩個指標均可用，則可以按電子元件工業聯合會 (JEDEC) 標準創建一個雙熱阻模型（參見圖3），并重新運行熱模型以獲得第一個結溫估算值。
在預測精度方面，再上一個級別則是 DELPHI模型。相較于雙電阻模型，DELPHI模型更適用于散熱器，因為頂面分為不同溫度的內部和外部區域，可用來初步研究散熱器底座厚度的影響。然而，對于需要散熱器且熱特性較為關鍵的封裝，建議使用詳細模型。
圖 3：IC封裝的不同形式熱模型的精度層級
此外，建議在互聯網上搜索元器件產品說明，看看是否有任何可用的Simcenter Flotherm 模型；若沒有，可向供應商申請 Simcenter Flotherm模型。
展開 【新聞】智能熱流體仿真軟件 - AICFD 2022R1版本發布
軟件現推出新版本2022 R1，此版本豐富了電子散熱仿真模型，增加了全新的燃燒模型和熱輻射模型，更新和豐富了軟件后處理及監控功能，并優化了智能加速、智能預測功能。
豐富電子散熱子模型
有效散熱對于電子產品的穩定運行和長期可靠性而言至關重要。隨著電子設備的小型化趨勢的持續增加，設備內流動空間被大幅壓縮，從而限制了對流散熱的范圍。傳統的CFD散熱分析已無法滿足電子產品設計行業需求，為了滿足各類工程散熱仿真需求，AICFD 2022R1在1.1版本基礎上豐富了電子散熱模型，增加子模型如下:
（1）域內風扇：用于模擬計算域內風扇模型，可選擇某計算域作為整個風扇模型，用戶也可以自定義風扇模型及其位置。
（2）PCB模型：PCB專用模型，可以設置PCB相關的多種參數：導電層覆蓋率、絕緣層穿孔大小、各層厚度等，通過計算PCB各層導熱率的方式簡化工業領域真實的印制電路板，達到近似模擬電路板傳熱的效果。
（3）
熱管：
作為電子散熱領域重要的散熱元件，具有高效的傳熱屬性，利用相變傳熱原理，達到快速傳熱的目的，此版本提供了雙熱阻模型。
（4）熱阻、熱沉：通過指定對應計算域的熱物理屬性來定義不同熱導率（包含各向異性）、比熱容的導熱介質。
圖1 電池包及筆記本散熱模擬
新增燃燒模型和熱輻射模型
（1）
燃燒模型：
包括層流總包反應、渦破碎、渦破碎/有限速率三種燃燒模型，可應用于工業汽輪機燃燒、鍋爐和熔爐燃燒器、照明彈及焚燒爐等案例場景。
展開 FLOTHERM的介紹
FLO/MCAD-機械設計CAD（MCAD）軟件接口模塊，不但完全支持PRO/ENGINEER，SOLIDWORKS，CATIA等機械CAD軟件幾何模型的直接調用并自動簡化，還可以通過IGES、SAT、STEP、STL格式讀入如UG、I-DEAS和AutoCAD等MCAD軟件建立的三維幾何實體模型，可以大大減少對復雜幾何模型的建模時間。
FLOGATE（EDA）-電子電路設計軟件（EDA）接口模塊，完全兼容業界通行的IDF格式文件，支持CADENCE，MENTOR GRAPHIC，ZUKEN等大型EDA軟件，可以大大減少對復雜PCB模型的建模時間。
FLOPACK-基于互聯網的IC封裝熱分析模型庫, FLOPACK是目前全球唯一的IC封裝熱分析模型庫，也是JEDEC組織向全球推廣的唯一熱模型標準。利用FLOPACK模型庫，電子熱分析人員可以快速獲得各種標準芯片封裝的DELPHI熱阻網絡模型和詳細熱分析模型以及雙熱阻模型。大大方便熱設計人員了解以前幾乎不可能獲得的芯片內部完整溫度分布和準確的芯片結溫與殼溫。
FLOTRESS---IC封裝與PCB熱應力分析模塊，利用FLOTHERM的模型并直接讀取FLOTHERM分析的熱場分布數據結合FLOSTRESS自帶的有限元求解器，對IC封裝與PCB進行熱應力應變的深入分析。
展開 
Abaqus雙橢圓模型焊接移動熱源模擬 ￥39
3，焊接熱源采用雙橢圓模型[1]，公式及圖像如下圖所示。該模型將焊接熱源假設為橢圓球形，并且前后兩部分可分別采用不同的橢圓表示。其中a,b,c分別代表橢圓球形x,y,z三個方向的特征長度，其數值根據焊接熔池的尺寸確定。本案例中采用a=4mm,b=4mm,熔池前半部分橢圓cf=2mm,后半部分cr=5mm。ff和fr為熱源前后兩部分所占輸入能量的比例，應保證其和等于2，本案例中采用0.4和1.6。Q為熱源輸入的功率。
4，仿真結果
熱流向量
溫度
UMAT 雙材料模型的實現
利用雙材料可以實現不同積分點不同本構模型的計算，常常應用于鑲嵌模型，比如外層區域使用宏觀彈塑性本構，內層區域使用考慮微觀信息的晶體塑性本構模型，從而達到實現節約計算成本的目的。并利用不同本構之間的建立跨尺度橋梁，為了驗證umat的能力，在同一次計算中使用兩類晶體本構（唯象與基于位錯密度的本構模型）建立包含30個晶粒的多晶模型，承受X方向5%的工程應變，其中晶粒1-15使用基于位錯密度的晶體塑性模型，16-30使用唯象的晶體塑性模型采用Voce硬化理論，變形后結果展示。
整體應力分布情況：
位錯密度部分模型應力分布情況：
唯象部分模型應力分布情況：
整體應變分布情況：
位錯密度部分模型應變應力分布情況：
唯象部分模型應變分布情況：
基于位錯本構模型的位錯密度分布：
基于唯象本構模型的累計剪切應變分布情況：
同時比較了只使用同一種模型的情況，應力分布與該情況類似。類似的方法可以應用于宏觀彈塑性→唯象晶體塑性→位錯密度晶體塑性三種模型的混合使用
展開 雙攪拌液液混合仿真模型 ￥200
<p>雙攪拌也是液液混合比較常見的一種形式，STAR-CCM+可以使用運動結合重疊網格以及多相流模型，對這種應用進行比較好的仿真模擬。模型采用STAR-CCM+2402版本創建，參數化建模了槳葉容器，運行模擬文件后可以獲得歷史文件，通過歷史文件可以制作視頻，也可以通過保存場景圖片制作動畫。這里僅僅提供.sim文件，需要使用者具備STAR-CCM+操作技能，自行運行模擬文件。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202406/attachment/3fbb437179814f46b49763865d91c3b5.gif" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/3fbb437179814f46b49763865d91c3b5.gif" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/3fbb437179814f46b49763865d91c3b5.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/3fbb437179814f46b49763865d91c3b5.gif?
展開 在Ansys經典界面建立異型雙剪模型
最近要做一個剪切的模擬，實驗樣品如下圖所示
模型很簡單，一塊薄板挖去幾塊，很多建模軟件都可以做到，但第一時間想用Ansys經典模型建立，于是嘗試了一下，發現也很方便，記錄分享一下操作過程
首先打開經典界面，添加單元樣式為3D164
選擇Preprocessor--Element Type--Add/Edit/Delete，彈出的對話框中選擇Add，選擇LS-DYNA顯示計算，點擊3D Solid 164，點擊OK。或者點擊Apply后點擊Cancle （不要再點擊OK，否則會添加兩個）
第二步是添加材料模型。
點擊Preprocessor下的Material Props--Material Models，這里我隨便添加了彈性模型
接下來就是建模過程了
首先建立材料板：選擇Preprocessor--Modeling--Volumes--Block--By Dimensions 輸入三個方向的尺寸
注意此時也要點擊OK
接下來是建立被挖掉的部分，挖掉的四個部分，每個部分都可看做是一個長方體加一個半圓柱的組合體
我們先把它建出來，此時它和材料板是重合的。（我點擊的APPLY，此時尺寸輸入框不消失且可繼續輸入下一個尺寸位置）
接下來是建立圓柱，這是需要改變坐標，按照下圖依次點擊，并在彈出窗口中輸入坐標
輸入小矩形頂邊中點的坐標，點擊OK，可以發現坐標原點已經移動
點擊Modeling下面的Cylinder，按尺寸創建半圓柱形。因為是半圓，所以輸入角度為0-180。角度為x軸正方向開始逆時針計算
此時要把缺口的部分切掉。
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