abaqus電路板案例的案例
Ansys 案例研究 | 電路板的模態(tài)分析
案例描述
在電子產(chǎn)品的振動與可靠性設(shè)計中，PCB 的模態(tài)分析至關(guān)重要。它用于確定電路板的固有頻率和振型，從而預(yù)測其在動態(tài)載荷下是否會發(fā)生共振，導(dǎo)致焊點失效、元件開裂或信號異常。本次將使用一塊電路板的模型來演示電路板的自然頻率/模態(tài)的提取過程，通過這一標準流程，可以明確識別出板上的脆弱區(qū)域，并為優(yōu)化布局、增加剛度或規(guī)避外部激勵頻率提供定量的工程依據(jù)。
分析目標
本案例旨在通過規(guī)范的有限元分析流程，對一塊航空電子設(shè)備電路盒進行模態(tài)仿真，達成以下具體工程目標：
獲取動態(tài)特性參數(shù)：精確提取該 PCB 在既定約束條件下的前6階固有頻率（Natural Frequencies）及其對應(yīng)的振型（Mode Shapes）。
識別共振風險：通過模態(tài)結(jié)果，明確 PCB 的敏感頻率區(qū)間，為評估其與外部環(huán)境振動（如風扇、發(fā)動機激勵）發(fā)生共振的可能性提供直接依據(jù)。
定位機械薄弱點：可視化分析各階振型，識別在振動中位移最大或應(yīng)變能集中的區(qū)域（通常為大型器件、板邊或懸空部位），這些位置是潛在的焊點疲勞與元件損壞風險點。
建立優(yōu)化基準：為后續(xù)的設(shè)計改進（如增加支撐、改變固定點、調(diào)整布局）提供可量化的對比基準，目標是提升 PCB 的首階固有頻率，避開關(guān)鍵激勵頻帶。
分析步驟
1.打開 Ansys Workbench, 創(chuàng)建一個 "模態(tài)分析"系統(tǒng)
2.定義材料屬性，包括碳化硅、PVC 等
3.導(dǎo)入航空電子設(shè)備電路盒的幾何圖形，如下圖所示
帶有航空電子設(shè)備外殼的電子電路板
4.將材料分配到幾何體上（默認材質(zhì)為結(jié)構(gòu)鋼）。
展開 案例59-印刷電路板的熱結(jié)構(gòu)分析
該示例問題演示了如何使用獨立于網(wǎng)格的增強單元來執(zhí)行印刷電路板（PCB）的熱結(jié)構(gòu)分析。
重點介紹了以下特性和功能：
• 使用離散和涂抹的加固單元進行建模。
• 熱分析后進行下游結(jié)構(gòu)分析。
介紹
印刷電路板（PCB）在電子設(shè)備和其他相關(guān)應(yīng)用中無處不在。一般來說，PCB是由多層層壓材料和多層樹脂粘合而成的。這些層嵌入有導(dǎo)電金屬部件和垂直穿過這些層的金屬通孔。
在有限元分析（FEA）中，將PCB中的主體和跡線建模為單元通常使用具有耦合或接觸的實體、殼和梁單元。然而，由于PCB的每個樹脂層中所涉及的嵌入體數(shù)量巨大，該方法通常是困難和耗時的
網(wǎng)格獨立增強單元技術(shù)通過使用MESH200單元定義嵌入?yún)^(qū)域的拓撲并無縫創(chuàng)建嵌入增強單元，為PCB建模和網(wǎng)格化提供了更好的選擇。不涉及復(fù)雜的接觸建模、耦合或困難的網(wǎng)格劃分技術(shù)。
問題描述：
分析分為兩部分：
步驟1. 求解熱邊界條件引起的熱分析。
步驟2. 解決熱載荷引起的下游結(jié)構(gòu)分析。
由于運行載荷而在一些嵌入式金屬跡線上產(chǎn)生的熱量會導(dǎo)致整個PCB的溫度梯度。梯度會導(dǎo)致PCB在操作期間變形，并引起熱應(yīng)力和應(yīng)變。
建模
用于穩(wěn)態(tài)熱分析的模型使用ANSYS Mechanical創(chuàng)建，生成初始網(wǎng)格的單元：
• 表示小銅通孔的線體用LINK33劃分網(wǎng)格。
• 代表樹脂中嵌入銅和較大通孔的其他表面體用SHELL131劃分。
• 使用SOLID70對層壓板和樹脂實體進行網(wǎng)格化。SOLID70單元進行了修改（EMODIF），以創(chuàng)建SOLID278單元，以支持增強單元的生成。
每個固體層壓板和樹脂體在內(nèi)表面處彼此默認接合接觸，從而形成六個接合接觸對。
展開 電路板焊點失效分析技術(shù)與案例
焊點的失效一方面來源于生產(chǎn)裝配中的焊接故障,如釬料橋連、虛焊、曼哈頓現(xiàn)象等;另一方面是在服役條件下,當環(huán)境溫度變化時,由于元器件與基板材料存在的熱膨脹系數(shù)差,在焊點內(nèi)產(chǎn)生熱應(yīng)力,應(yīng)力的周期性變化會造成焊點的疲勞損傷,同時相對于服役環(huán)境的溫度,SnPb釬料的熔點較低,隨著時間的延續(xù),產(chǎn)生明顯的粘性行為,導(dǎo)致焊點的變損傷。在確定焊接工藝、設(shè)備的前提下,焊點可靠性問題主要是焊點在服役條件下的變疲勞問題。
Workbench案例3-PCB電路板芯片熱分析
簡介
下圖所示的電路板包括三個在正常運行時會產(chǎn)生熱量的芯片。其中一只芯片要電路板通電，芯片就會保持通電，另外兩個芯片通電和斷電是周期性地，在不同的時間以及有不同的持續(xù)時間。穩(wěn)態(tài)熱分析和瞬態(tài)熱分析用于研究由這些芯片產(chǎn)生的熱量引起的溫度變化。
操作步驟
創(chuàng)建穩(wěn)態(tài)熱分析項目：Steady-State-Thermal；
在穩(wěn)態(tài)分析項目之后，創(chuàng)建一個瞬態(tài)熱分析項目，并于穩(wěn)態(tài)熱分析項目連接；連接方式如圖所示：
導(dǎo)入幾何模型：導(dǎo)入PCB板的幾何模型X_T格式；切換單位制為：Metric（m,kg,N,s,V,A）
網(wǎng)格劃分：設(shè)置網(wǎng)格劃分方式為Multi Zone；
設(shè)置Sizing：選擇初PCB板之外的其他15個元件，設(shè)置網(wǎng)格尺寸為：0.0009m；
設(shè)置Sizing：選擇PCB板，設(shè)置單元尺寸大小為：0.002m；如圖所示：
設(shè)置邊界條件：
設(shè)置發(fā)熱芯片的發(fā)熱量：Internal heat generation 大小為：5e7W/m3；芯片位置如圖所示：
設(shè)置熱傳導(dǎo)Convection：選擇所有的幾何模型；在Film Coefficient欄右鍵，選擇Import Temperature Dependent，如圖所示：
選擇Stagnant Air-Simplified Case；如圖所示：
5.求解&查看結(jié)果：查看穩(wěn)態(tài)分析結(jié)果的PCB板及元件溫度場如圖所示：
現(xiàn)在已完成穩(wěn)態(tài)熱分析，這是總體目標的第一部分；對于本案例，將在其余步驟中執(zhí)行瞬態(tài)熱分析。
準備瞬態(tài)熱分析時需要注意的事項：
? 如果突出顯示瞬態(tài)熱對象下的初始溫度對象，會注意到在詳細信息視圖中，只讀顯示初始溫度和初始溫度環(huán)境。
展開 
案例20-基于模態(tài)分析法的印刷電路板組件動態(tài)仿真
使用主要使用六面體網(wǎng)格對電路板和實體劃分網(wǎng)格，從而使每個PCB具有14600個節(jié)點。電路板和IC封裝均由聚乙烯材料制成。支柱由鋁合金制成。模型的節(jié)點總數(shù)為44097，包含26046個單元。
接觸建模
粘接和柔性面-面接觸對用于定義IC封裝和電路板之間的接觸。接觸和目標表面用于將IC封裝連接到電路板。接觸表面用CONTA174單元建模，目標表面用TARGE170單元建模。面-面接觸單元與節(jié)點-節(jié)點單元相比具有以下優(yōu)點：
• 支持接觸面和目標面上的低階和高階單元。（SHELL181是線性單元，而SOLID186是二次單元）
• 對目標面的形狀沒有限制。表面不連續(xù)性可能是由制造缺陷或網(wǎng)格離散造成的。
如下圖所示，每個電路板有15個觸點對。
材料屬性
支撐柱、板和IC封裝的材料特性如下：
邊界條件和加載
PCB組件的板與五個支撐柱連接。柱的底部（y=-60）在所有自由度上都受到約束，如下圖所示：
以下示例輸入顯示了如何應(yīng)用固定約束：
上述輸入中的N_BASE_EXCITE指定了支撐柱與底座連接處的節(jié)點。對于PSD分析，荷載以基礎(chǔ)激勵的形式施加在N_base_EXCITE集合上。
不同頻率點輸入頻譜的PSD值如下圖所示。1.0E-02和1.0E+01之間的輸入段有2個中間點，以獲得PSD積分過程中使用的曲線擬合多項式的良好擬合。
以下示例輸入顯示了如何應(yīng)用基礎(chǔ)激勵：
分析和求解控制
本節(jié)描述了使用殘差向量和模態(tài)展開進行模態(tài)和PSD分析的求解方案控制和分析設(shè)置。
使用帶有殘差向量的Block Lanczos模式提取方法進行模態(tài)分析。
展開 仿真案例｜三維電磁仿真的整合封裝和PCB電路板仿真
此接口類似于電路板和封裝設(shè)計人員在經(jīng)典EDA流程中使用的接口。通過讀取*.brd、*.mcm、*.sip或ODB++，可以導(dǎo)入完整的數(shù)據(jù)庫設(shè)計。所有信息，制圖圖元drawing primitives、網(wǎng)絡(luò)、焊盤padstack、焊線bondwire和堆棧定義stack-up都在3-D布局界面中轉(zhuǎn)換。此外，維護繪圖原語允許定義參數(shù)，如軌跡寬度，這在簡單多邊形中是不可能的。一旦導(dǎo)入之后，可以通過選擇感興趣的網(wǎng)格或使用多邊形指定區(qū)域來裁剪布局的一部分。使用*.brd文件導(dǎo)入整個PCB電路板，然后通過選擇幾個網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建一個裁剪設(shè)計。使用*.MCM文件導(dǎo)入完整的封裝，然后通過選擇感興趣的網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建一個切割設(shè)計。
圖3顯示了封裝和PCB電路板的俯視圖。請注意，封裝和PCB電路板并不具有相同的疊層，如果您想在一次仿真中將PCB電路板和封裝結(jié)合起來，這可能會是一個挑戰(zhàn)。HFSS3D layout支持層次結(jié)構(gòu)，這意味著您可以通過簡單的復(fù)制/粘貼將具有不同堆棧的兩個設(shè)計組合起來。
此外，維護制圖圖元允許定義參數(shù)，例如軌跡寬度，這在簡單多邊形中是不可能的。導(dǎo)入后，可以通過選擇感興趣的網(wǎng)絡(luò)或使用多邊形指定區(qū)域來剪切布局的一部分。使用*.brd文件導(dǎo)入整個PCB電路板，然后通過選擇幾個網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建一個被剪裁過的局部設(shè)計。使用*.mcm文件導(dǎo)入完整的包，然后通過選擇感興趣的網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建剪切設(shè)計。圖3顯示了組件和電路板的俯視圖。請注意，包和板沒有相同的堆棧，如果要在一個模擬中組合PCB電路板和封裝，這可能是一個挑戰(zhàn)。HFSS3D layout流支持層次結(jié)構(gòu)，這意味著您可以通過簡單的復(fù)制/粘貼將具有不同堆棧的兩個設(shè)計組合起來。
圖4顯示了封裝，PCB電路板以及復(fù)制/粘貼整合了封裝和PCB電路板設(shè)計結(jié)果的三維視圖。
展開 ABAQUS案例-金屬板熱沖壓成型分析 ￥3
本案例（附件中inp文件）講述了在ABAQUS中模擬金屬板的熱沖壓成型分析。熱沖壓成型分析包含了溫度場和應(yīng)力場的相互作用，因而需要進行熱力耦合分析。此外，對于成型分析，為了準確的模擬結(jié)果，涉及到分析步參數(shù)的設(shè)置以及網(wǎng)格的劃分和參數(shù)設(shè)置。本案例是一個典型的多物理場分析。
ABAQUS案例-復(fù)合材料層合板鉆孔切削及收斂性檢查 ￥3
為了模擬復(fù)合材料的鉆孔或切削過程，本實例（附件中inp文件）介紹了在ABAQUS中如何模擬復(fù)合材料層合板的鉆孔切削過程。同時由于鉆孔行為較為復(fù)雜，本實例在前處理過程中設(shè)置了若干參數(shù)或技巧來避免計算的發(fā)散。
求分享Abaqus仿真復(fù)合材料板的沖擊案例賞析（圖文+視頻教程）的資料，急需，江湖救急！
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誰有這個網(wǎng)站的Abaqus仿真復(fù)合材料板的沖擊案例賞析（圖文+視頻教程）的資料，可以分享下嗎？急需要，謝謝！我的郵箱2474262579@qq.com
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