abaqus計算熱的案例
巧用單元提高Abaqus計算效率：帶扭曲的軸對稱單元-橡膠阻尼器內摩擦生熱分析 ￥49.99
Abaqus有非常豐富的單元庫，其中就有軸對稱單元，比如CAX4（I/R/H/T），當一個回轉結構具有某種載荷對稱性時，可以用它將三維模型縮減為軸對稱模型來分析，能減少大量的內存和分析時間，而同樣的模型規模，3D實體單元要更耗費計算資源。
那么，回轉結構受到側向彎曲或軸向扭轉的載荷時，有沒有類似的單元可以用呢？
橡膠阻尼器的內摩擦生熱分析-節點溫度云圖
比如，假設上圖中的阻尼器不再是長方體，而是回轉體，且發生軸向扭曲變形，那么能不能用軸對稱單元來建模呢？
答案是可以的，在Abaqus的軸對稱單元系里還有一種可考慮Twist的單元，即帶字母G標識的那種類型，能夠在分析時充分考慮回轉體的整體扭轉變形。
首先，我們可以在part模塊使用Axisymmetric建立環形塊狀阻尼器的回轉截面；然后在mesh模塊劃分好四邊形網格；最后，定義單元類型為CGAX4T，即帶扭曲的4節點軸對稱位移-溫度耦合單元。
這里的橡膠阻尼器材料本構采用的是超彈性模型，應變能描述形式為Neo Hooke，再結合時域黏彈性Prony參數與非彈性變形能耗散比，來計算阻尼器周期性扭轉過程中的材料內摩擦生熱。
阻尼器上、下兩個端面的節點分別使用位于回轉軸上的兩個參考點來耦合，固定下端面參考點，并在上端面參考點施加軸向的周期性扭角位移。
阻尼器的回轉結構與網格-單元
雖然建模時只考慮了回轉截面，但是帶扭曲的軸對稱單元可以將回轉體發生扭轉時的整體結構響應考慮在內，這是因為這種單元多了一個扭轉自由度5，拿本例中的位移-溫度耦合單元CGAX4T來說，該單元的節點具有1、2、5和11四個自由度。
展開 THESEUS-FE烤漆分析介紹
Theseus-FE軟件是德國P+Z公司出版的一款專門模擬車身熱問題的軟件，對于烤漆模擬都已進行了很好的應用，德國大眾等公司均采用此軟件對電泳和烤漆過程進行了模擬，并得到了相當理想的結果。
烤漆分析模型及實驗對比
2、THESEUS-FE烤漆功能模塊介紹
Theseus-FE4.0版本新增加OVEN烤漆模塊功能，專門用來模擬汽車在烘房內的溫度變化。烤漆模塊使用專門的THESEUS-FE求解器和GUI界面。
Oven模塊的用途是快速模擬汽車上油漆和膠黏劑的烘干過程。Oven模塊中可包含多個車身加熱段，稱之為Oven sectors。烤漆過程中，還可模擬墻壁上噴管Nozzles向車身噴射熱空氣的影響。
烤漆過程示例
烤漆分析結束后，可使用Theseus-FE的Transformer工具將所得溫度結果輸出為ABAQUS可用格式，使用ABAQUS模擬計算車身熱變形。
烤漆分析流程
3、烤漆分析結果可達到的精度及結果表達方式
烤漆分析目的為獲取汽車烘干過程中的溫度變化，需采用前處理軟件進行網格劃分，進而進行烤漆計算得出車身溫度變化，也可將溫度結果輸出為ABAQUS等有限元軟件可用格式，進而進行熱變形模擬。
廠家計算結果溫度誤差可控制在2~4℃。
結果表達方式：車身溫度隨時間的變化情況。
烤漆分析結果對比
展開 基于Simsolid的MCM-BGA封裝體運行溫度及熱應力分析與優化設計
圖6 ABAQUS與Simsolid溫度場分布比較-整體
圖7 ABAQUS與Simsolid溫度場分布比較-左視圖
圖8 ABAQUS與Simsolid溫度場分布比較-俯視圖
圖9 封裝體中心線處的溫度分布比較
此外，還對ABAQUS與Simsolid計算得到的應力結果進行了比較。由于應力主要集中在芯片與封裝基體的連接處的熱點焊點，因此將本次比較的重點放到了該位置。圖10為兩種計算方法得到的熱點焊點的熱應力分布。熱應力的分布在兩種計算方法下均表現為靠近基板邊緣處的熱應力數值較高，基板中心處的熱應力數值低。對圖11所示的直線A與直線B方向上焊點的熱應力進行提取進行比較可以發現，Simsolid與ABAQUS計算得到的熱應力的數值差異很小，其結果的差異在9%以內。
圖10 ABAQUS與Simsolid熱點焊處置熱應力分布
圖11 ABAQUS與Simsolid熱點焊處置熱應力比較
Chapter 3 MCM-BGA封裝體的優化設計
基于前述分析，本節將對MCM-BGA封裝體進行優化設計，其準則應當是盡量降低封裝體運行時的溫度以及熱應力數值。
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