熱——位移耦合
關注創建者：赤子Sim 創建時間：2020-06-21
熱——位移耦合的視頻教程
基于Abaqus的金屬成形模擬
本課程由赤子Sim和來自臺灣的Nina老師合作完成，課程主要內容包括： 1.金屬塑性成形的基本概念及在Abaqus中的相關設定； 2.沖壓成形理論及示例（由Nina老師主講） 3.沖裁 4.彎管成形 5.彎板成形 6.基于熱——位移耦合的擠壓成形 7.軋制
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基于abaqus的剎車盤制動（熱固耦合，溫度+位移）仿真，視頻免費無聲音，提供附件（需購買）練習。
基于abaqus的大眾高爾夫剎車盤制動（溫度+位移）仿真，視頻免費無聲音，提供附件（需購買）練習。
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ABAQUS雙橢球體熱源模擬鋼結構焊接-熱位移耦合-DFLUX子程序-多條焊徑，獲得殘余應力及溫度場
基于 ABAQUS 軟件，使用雙橢球移動體熱源開發了用于模擬焊接溫度場和殘余應力的熱-位移耦合有限元計算方法。利用所開發的數值計算方法模擬了實際結構中的溫度場和應力場。 多分析步多條焊徑，設置冷卻步，獲得殘余應力及溫度場。 提供Dflux源子程序。
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熱——位移耦合的實例教程
當土壤承受負荷和溫度變化時，必須解決一個描述變形，孔隙流體流動和通過土壤傳熱的方程組耦合問題，以準確預測固結行為。在這個問題中，說明了Abaqus / Standard對一維熱固結建模的能力。研究了一維全飽和土在恒定表面載荷和恒定表面溫度下的固結行為，并將所得結果與Aboustit等人的結果進行了比較。 （1985）。
問題描述
該問題可以視為與1.15.1節“ Terzaghi固結問題”的熱學對應。該部分中的討論同樣適用于此問題，此處不再贅述。圖1.15.6-1顯示了線性彈性土柱在恒定表面壓力和恒定表面溫度下的一維熱彈性固結。該列高7個單位，寬2個單位。土體底部受到約束，并且除允許自由流動的頂表面外，土體的所有側面均不可滲透。頂表面承受1單位的恒定壓力和50單位的恒定溫度。假定土壤已完全飽和。重力被忽略了。 Aboustit等人報道的材料性能。 （1985）被使用。土壤是彈性的，模量為6000單位，泊松比為0.4。土壤的滲透率為4×10-6單位，比重為1單位。由于Aboustit等。 （1985年）只使用了一組熱性質，對于固體和孔隙流體使用相同的熱性質。比熱為40單位，密度為1單位。土壤和孔隙流體的電導率為0.2單位，熱膨脹系數為0.3×10-6。
One-dimensional thermal consolidation model.
限制了所有垂直于側面的位移以強制執行一維行為。固結分析使用具有自動時間步長的瞬態土固結步驟進行。此問題的時間步進由兩個參數控制：一個參數控制溫度場時間積分的準確性，另一個參數控制孔隙流體流時間積分的準確性。孔隙流體溶液的穩定性極限為
它規定了最小時間增量。該方程式中使用的變量在《 Abaqus Analysis用戶指南》第6.8.1節“耦合的孔隙流體擴散和應力分析”中定義。
展開 芯片級功耗分析工具，如Ansys、RedHawk或Totem生成芯片熱模型(CTM)，該模型以精細的網格功耗圖表示設備加熱的影響。Ansys Sentinel-TI是一個有限元工具，用于模擬和求解集成電路封裝（如3D-IC）中芯片的熱分布。該模型使用CTM功率以及來自板級CPS分析的系統熱邊界條件，或使用Ansys Icepak的系統級熱分析，這是一種使用計算流體動力學（CFD）仿真的系統級熱求解方法。CTM包含芯片的總功耗。這包括與溫度相關的設備漏電功耗和內部連接層金屬分布數據。
盡管芯片內部連接層中導線的自加熱只占總功耗的一小部分，但當技術擴展到16/14nm及以下時，導線上的電流密度和電阻都會增加，導致局部自加熱和溫度顯著上升。芯片上的導線段數以百萬計，因此很難使用場求解器（如FEM或CFD）求解自加熱問題。RedHawk和Totem使用了一種新穎有效的方法來計算導線的溫升以及熱耦合效應。為了精確進行EM分析，將CTM流的基礎溫度與導線上的溫升結合在一起，利用包含導線自加熱和熱耦合的新方法來進行計算。
圖2：設備和導線上的自熱引起的熱耦合
設備和導線上的自加熱引起的熱耦合如圖2所示。利用通用有限元分析工具Ansys Mechanical對埋在介質中的每根導線后端(BEOL)自加熱(T)的增加進行預演。預演過程考慮了幾何和物理因素。這些因素包括電流、導線的電阻和幾何形狀、電介質層的厚度、電介質的位置和熱導率以及附近金屬的含量。介質中的溫度衰減行為是計算導線間熱耦合的關鍵。有了T和溫度衰減特性，利用線性疊加法就可以方便有效地計算導線間的熱耦合。
圖3：CPS環境中的3D-IC封裝（右）和CFD的熱邊界條件（左）
使用Icepak生成的邊界條件對3D-IC進行CPS熱仿真的結果如圖3所示。
展開 PFC提供了兩個耦合方法，一個是流固耦合，一個是熱固耦合。熱固耦合有兩個概念：一個是傳熱、一個是熱脹冷縮，前者決定了固體對熱力場的影響，后者是熱力對固體的影響。
熱力學參數有三個：熱膨脹系數- thexp 熱阻 - thres 比熱容 - sheat。第一個反應的是固體由于溫度改變引起的熱脹冷縮，第二個和第三個反應的是固體間的傳熱。
這里提供一個簡單的算例反應一下深埋巖石的傳熱，這個現象也比較多，比如火山附近的巖石都會有這種邊值問題。
首先形成一個巖石，成樣、預壓和加膠結，這里不再贅述了。后面進入熱力學部分，保持圍壓不關閉。
展開 圖 3：散熱器和冷凝器前面的反向旋轉風扇
結果
完全耦合的 CHT 仿真在空氣動力學性能和熱管理預測方面都提供了高度逼真的結果。
圖 4 顯示了汽車的外部空氣動力學，顯示了汽車周圍的壓力分布和流線。車輪前的壓力分布清楚地顯示了車底流動的復雜性，這對車身底部的熱預測有很強的影響，這也是這里采用全耦合 CHT 仿真的原因。
圖 4：汽車前部的靜壓分布和外部空氣動力學視圖
圖 5 清楚地表明，發動機和消聲器表面的溫度和熱通量都不是恒定的。如果沒有同時捕獲共軛傳熱效應的耦合 CFD 仿真，則絕對無法對發動機和排氣系統中的熱相互作用進行準確建模。
圖 5a：發動機表面溫度
圖 5b：發動機周圍的水平剖切面
如圖 6 和圖 7 所示，較大的溫差會導致強烈的輻射傳熱。要在此處實現準確的熱預測，需要將共軛傳熱與輻射模型直接耦合。
圖 6：排氣管的溫度
圖 7：排氣系統的靜態溫度和車身底部的流動結構
展開 共兩個壓縮包歡迎交流
熱-結構耦合分析.part01.rar
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作者：Lohitasyudu Gorli，航空、多物理場和燃燒產品及應用工程師，Kilian Claramunt，多物理場組長，Yingchen Li，Openlabs & Adjoints Responsible - Cadence Design Systems
汽車行業的開發周期不斷縮短，推動了對可靠的自動化仿真過程的需求，以在短時間內提供準確的結果。此外，隨著計算資源的可用性和成本效益不斷提高
翻譯：上海安世亞太
在移動計算和通信技術的推動下，SoC在硅集成技術、先進的低功耗技術以及采用多種封裝技術來滿足更高的性能要求等方面迅速發展。物聯網（IoT）正在為聯網設備和系統開辟新的應用領域，其中低功耗、高性能和可靠性成為首要的關注點。由于溫度對功率、性能和可靠性會產生巨大影響，因此要求設計師在設計流程中必須要進行精確的熱分析。
在FinFET或FDSOI等先進的工藝技術中
PFC提供了兩個耦合方法，一個是流固耦合，一個是熱固耦合。熱固耦合有兩個概念：一個是傳熱、一個是熱脹冷縮，前者決定了固體對熱力場的影響，后者是熱力對固體的影響。
熱力學參數有三個：熱膨脹系數- thexp 熱阻 - thres 比熱容 - sheat。第一個反應的是固體由于溫度改變引起的熱脹冷縮，第二個和第三個反應的是固體間的傳熱。
這里提供一個簡單的算例反應一下深埋巖石的傳熱
當土壤承受負荷和溫度變化時，必須解決一個描述變形，孔隙流體流動和通過土壤傳熱的方程組耦合問題，以準確預測固結行為。在這個問題中，說明了Abaqus / Standard對一維熱固結建模的能力。研究了一維全飽和土在恒定表面載荷和恒定表面溫度下的固結行為，并將所得結果與Aboustit等人的結果進行了比較。 （1985）。
問題描述
該問題可以視為與1.15.1節“ Terzaghi固結問題”
部分公式不能顯示，可下載PDF查看
這個問題提出了在圓柱形熱源周圍飽和土壤中固結的解決方案。布克和薩維維杜（Booker and Savvidou，1985）對該問題進行了研究，它代表了埋在飽和土壤中的放射性廢物罐問題的理想化。由于來自罐的熱輻射而發生的溫度變化導致孔隙水的膨脹量大于土壤中的孔隙，導致熱源周圍的孔隙壓力增加。產生的孔隙壓力梯度將孔隙流體驅離熱源，導致孔隙壓力隨時間消散
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