熱結構仿真的案例
基于PERA SIM的泵蓋熱結構耦合仿真分析
摘要：本文基于PERA SIM Mechanical通用結構仿真軟件建立了泵蓋熱結構耦合仿真的過程，從導入幾何模型開始，到劃分四面體網格、賦予模型不同的材料參數、施加邊界條件和載荷過程，以及分析求解設置，最終得到泵蓋熱變形與熱應力的分析結果，對泵蓋的結構強度設計提供指導建議。
關鍵詞：泵蓋；熱結構耦合；熱變形；熱應力
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1.引言
通過熱結構耦合仿真分析，可以深入理解泵蓋在高溫環境下由于熱膨脹和收縮而產生的熱應力。這些熱應力可能導致泵蓋結構變形、疲勞甚至失效。同時預測泵蓋結構熱變形，對于確保泵蓋與其他部件的配合精度和密封性能至關重要。此外，根據仿真分析的結果，可以對泵蓋的結構設計進行優化，例如增加筋板、改變壁厚或材料配置等，以提高其抗熱應力和抗變形能力。
本文基于PERA SIM Mechanical仿真分析軟件建立了泵蓋熱結構耦合仿真的過程，從導入幾何模型開始，到劃分四面體網格、賦予泵蓋材料參數、施加溫度和靜力載荷與邊界條件，以及設置熱結構耦合仿真分析參數，最終得到泵蓋熱變形與熱應力分析結果。分析得到的熱變形結果和熱應力結果，對泵蓋的結構優化設計、壽命評估、密封性能都具有一定的指導意義。
2.問題描述
本文研究對象為泵蓋，主要用于工程機械中需要密閉的箱體結構中，實現傳遞載荷、提供支撐以及保護箱體內部零部件的作用。在使用過程中，利用密封圈和螺栓進行密封和連接裝配。
3.計算結果分析
3.1 模型建立及簡化
泵蓋幾何模型文件格式為x_t，直接導入PERA SIM Mechanical中。
展開 PCB及封裝結構熱應力協同仿真新功能及應用實例培訓
PCB及封裝結構熱應力協同仿真新功能及應用實例，時間：2017年6月21日，晚上8:00： http://event.31huiyi.com/615702442
基于ICEPAK熱仿真的光伏逆變器結構優化
==================分割線，以下為正文====================
[ 摘 要 ] 本文以獲得最優的整機結構布局為目標，采用ICEPAK軟件對若干型號的光伏逆變器進行了熱設計。首先介紹了相變導熱墊片在光伏逆變器散熱方案中的應用，根據熱仿真結果證實了比原始方案“陶瓷墊片”具有更好的工藝性和價格優勢、更小的溫升。接著利用ICEPAK出色的溫度/流體場解算能力，闡述了如何利用熱仿真結果輔助某型三相光伏逆變器調整機械設計，最終達到結構優化的過程。
[ 關鍵詞 ] 相變 熱仿真 結構優化
1. 前言
機械設計是光伏逆變器整機研發的重要內容，而光伏逆變器本身的結構特點決定了大部分機械件的總體尺寸、空間布局、形狀暨材質選擇又取決于整機熱設計。傳統的熱設計方法有解析法和實驗法。由于在實際產品中熱傳輸途徑非常復雜，解析法通常僅具有理論上的指導意義而難以滿足工程實際需求。實驗法雖然具有準確度高的優點，但是卻有耗時長、成本高及難以探測系統內部溫度等缺點。而基于流體力學、傳熱學、數值分析的現代熱仿真技術是一種高技術、高速度、低成本的方法，它對優化光伏逆變器的熱設計、為機械設計提供合理方向具有重要指導意義。隨著商用數值仿真軟件的完善，熱仿真技術得到了越來越廣泛的應用。本文通過產品實例，介紹了利用行業領先的Icepak軟件熱仿真來指導光伏逆變器結構優化。仿真結果都經過實際產品的實驗驗證，誤差均較小，表明Icepak具有較高的工程實用價值。
2. 相變導熱墊片的應用
某型單相組串光伏逆變器早期散熱方案如圖1，熱源為BOOST側晶體管和逆變側晶體管，晶體管與散熱器間為2mm厚陶瓷墊片。為獲得更好的導熱效果，陶瓷墊片兩個底面要預先涂導熱膏。在安裝時為定位各陶瓷墊片，又需要事先將2個“陶瓷墊片定位塑料框(圖2)”固定在散熱器上。
展開 考慮摩擦生熱時的磨損有限元仿真 ￥100
本例為上一例的延續，在進行磨損仿真時，考慮摩擦產熱及摩擦系數、磨損系數隨溫度的變化，需進行熱/結構仿真，可拓展應用于剎車制動等領域。
本例所設置摩擦系數隨溫度變化曲線如下
磨損系數隨溫度變化曲線如下
磨損深度變化動畫如下
滑塊溫度變化動畫如下，可見在接觸位置由于摩擦不斷產生熱量，由接觸位置逐漸向其他位置擴散。
招聘（受人之托）：結構仿真工程師；熱設計與仿真工程師；電子工程師；產品開發工程師
浙江漢恒熱電科技有限公司簡介
浙江漢恒熱電科技有限公司是杭州大和熱磁電子有限公司的子公司，于2018年6月開業，注冊資本1000萬元人民幣，位于嘉興智慧產業創新園。總公司杭州大和熱磁研發的半導體制冷芯片及熱電致冷模塊，依靠幾十年的不懈努力、不斷創新，已成為華為海思長期穩定供應商，并在全球業內排名前三。為實現從元器件的研發銷售到直接的后端產品應用轉換，集團特成立子公司浙江漢恒熱電科技有限公司，專注于開展高性能熱電系統集成產品的研發及應用。研發團隊由中國科學院上海硅酸鹽研究所兩位博士帶領，致力于熱管理產品研發，面向各行各業提供熱管理解決方案和產品。
公司的宗旨是發展集研發和銷售為一體的高新技術企業，實現高科技技術和成果的市場轉化，實現高效、綠色、舒適的社會生產和生活模式，打造成一個與國際同步、國內領先的高科技公司。
集團官網http://ferrotec-global.com
杭州大和熱磁官網：http://www.ferrotec.com.cn/
聯系人：汪女士 15805195895
1、結構仿真工程師 2人
崗位職責：
負責產品零部件和總裝圖的設計、仿真：
1. 基于客戶輸入（規格，技術要求等），負責產品結構、機械部件的設計、材料選用；
2. 繪制2D、GT&T、3D數據，圖紙審核；
3. 負責機械結構件的試制與改進；
4、負責力學仿真模塊，根據實際問題建立有限元模型；
5、根據仿真結果或者對實驗破壞的零部件進行原因分析，進行設計改進；
崗位要求：
1. 熟識CATIA、PRO E、Solidwork、ANSYS、Flotherm等設計分析軟件工具；
2.
展開 電機殼體冷卻結構設計及熱仿真分析
電機殼體螺旋形冷卻通道熱仿真分析
本文采用Fluent抽取水道結構模型，獲得水道流體體積為0.46L。
電池熱管理系統散熱結構的設計和仿真
為了更加有效地控制電動汽車電池的工作溫度，研究了一種鋁板/相變材料/液冷電池熱管理系統散熱結構，采用CFD 軟件模擬仿真。研究了鋁板厚度、水管數量、質量流量、導熱系數、相變溫度和進水溫度等因素對電池散熱的影響。通過對電池溫度場的模擬仿真，合理控制因素之間的相互影響，將參數取值進行優化，使電池的最高溫度和最大溫差能夠控制在44．19 ℃和3．18℃，此溫度能夠很好地滿足電池的工作溫度，表明鋁板/相變材料/液冷相結合的新型散熱結構能夠較好地控制電池的溫度均勻性和有效性。
1 建立模型
電池的整體結構如圖1 所示。鋁板緊貼電池體，均勻插入圓形水管的相變材料貼在鋁板之后，并且選用導熱系數高、密度小的鋁來作為水管材料。可以看出，模型具有對稱性，為了縮短模擬仿真時間，本文僅僅仿真了模型的1 /4 部分。幾何尺寸和物理參數參考了研究較為成熟的電池單體，如表1 所示。為了研究濫用條件時電池的性能，電池以放電倍率5C 進行放電，因此仿真時間為720 s，并且根據現有學者研究成果，此放電倍率下的電池發熱功率約為200 kW/m2。為了便于研究，本文設定冷卻水是不可壓縮的層流，并且由于輻射換熱部分的熱量相對較小，因此不考慮輻射換熱。由于相變材料的性質比較穩定，忽略相變材料在融化和凝固時的各種變化。本文利用仿真軟件ANSYS FLUENT16．0 進行模擬。
通常情況下，考慮電池處于絕熱環境中時，電池在放電過程中的產熱率Q( 單位: W) 可通過下式計算得出:
電池在放電的同時也會吸收一定的熱量，這部分熱量
相變材料吸收的熱量
在組合模型電池熱管理系統中，冷卻水帶走的熱量
空氣會產生一定的自然對流，電池產生的一部分熱量會被空氣帶走。
展開 8/6 Ansys結構-熱-可靠性聯合仿真解決方案
然而電子產品多熱算過熱？封裝焊球在多少次溫度循環后會斷裂失效，發生在哪里，失效概率是多少？電子元器件在受振動后會不會發生斷裂失效，會滿足多少次振動循環？這對于電子工程師而言，都是很難在實際試驗測試前給與明確答案的。
在Ansys 收購電子產品可靠性分析軟件Sherlock后，以上問題都可以迎刃而解。然而實際電子產品的復雜性和條件不確定性，為準確獲得系統電子產品可靠性帶來了極大難度。所以，熱仿真，機械仿真和可靠性物理學必須結合使用，以最準確地識別/緩解電子組件的故障風險。
講師簡介：
徐志敏，Ansys結構高級應用工程師。在電子行業尤其PCB及封裝結構產品可靠性有豐富設計仿真經驗，負責Ansys中國CPS結構可靠性方案以及Ansys Sherlock國內技術支持；長期支持國內大型半導體、封裝、通訊企業的仿真設計工作。
點擊報名：http://event.31huiyi.com/1900563879/index?c=jishulink
展開 結構/熱仿真實訓，零基礎包教包會
培訓周期：2個月
培訓地點：深圳南山區高新南七道數字技術園A3棟1樓
課程介紹：深度掌握CAE熱設計及仿真要點，熟練操作熱仿真軟件，電子電器及電池包等行業案例實戰，具備獨立完成熱仿真分析及優化項目的能力。
培訓周期：2個月
培訓地點：深圳南山區高新南七道數字技術園A3棟1樓
全日制系統培訓，制度化教學管理，職業方向定制化實訓，都是象牙塔里學不到的技術干貨和項目實戰經驗！
你可以是對CAE一無所知的技術小白，也可以是想通過CAE仿真提升競爭力的設計人員，只要你對CAE仿真感興趣，無門檻全都歡迎！
但是這里沒有紙上談兵，淺嘗輒止，只有腳踏實地，力學篤行，元王與你一起對未來負責！
【元王CAE學院】是由深圳市有限元科技有限公司（簡稱元王）創辦，專注培養實戰型CAE仿真人才的培訓機構。
元王成立于2007年，集CAE仿真軟件開發、銷售、咨詢與技術分析，培訓為一體，依托深厚的CAE技術背景和豐富的工程經驗，成為了國內領先的CAE仿真應用綜合解決方案提供商。
展開 直播預告 | Marc在熱機耦合仿真解決方案
精彩直播預告
熱機耦合是仿真技術中復雜的類型，精確的模擬熱環境條件下結構材料、變形、接觸等變化的非線性條件是一個難點，引用Marc完全的熱機耦合技術，簡易流程化的結構，熱設置方法，便捷的實現熱機耦合前處理定義。本次直播不止有硬核知識，更有「工業級案例」實戰放送！
本期直播講堂請到了非線性CAE仿真專家宋金松老師將深入解析Marc在熱機耦合仿真中的關鍵技術，從熱機耦合基本流程、設置定義、工程案例講解等來介紹。干貨滿滿，趕快報名吧！
3月20日 14:00
▲ 掃碼參與報名
立即預定
直播內容聚焦
熱、熱機耦合的仿真流程
穩態、瞬態熱分析方法對流換熱和輻射的定義
接觸傳熱的定義方法
掌握在兩個常用單位制下的參數轉換
熱工藝仿真實現
電-磁-熱-結構仿真案例
感應熱焊接
熱分析邊界（溫度）
齒輪熱處理
鋰電池殼體焊接殘余應力分布
金屬多層結構的熱分析
感應熱焊接
宋金松
海克斯康非線性CAE仿真專家
從事非線性軟件Marc技術支持，具有20多年的CAE仿真工作經驗。能夠針對客戶的需求能提供有效、合理、針對性的技術方案支持，為客戶解決實際應用問題。
展開 直播課程 | 電子設計與工程仿真解決方案--結構、熱、材料、噪聲等
1/課程主題與時間
電子設計與工程仿真解決方案 -- 結構、熱、材料、噪聲等
10月28日（星期三）14:00~15:00
精彩預告
組合件基本強度測試
- 是否有足夠的抗壓強度？抗扭轉強度？
- 是否因局部大變形而造成LCD的破裂？
- 如何解決因測試而發生的強度不足問題？
- 如何改善設計，增強結構強度？
- 是否可以在產品設計階段發現問題？
利用SPH方法進行工件切削熱結構耦合仿真
有教學視頻，需要高清語音教學視頻請站內私信聯系本人，技術鄰下單。
下載地址：鏈接：https://pan.baidu.com/s/1Zs0gCHpBD8Cj6OkuQ7R6Wg 密碼：hux7
為結構設計師提供的實時熱仿真工具- MSC PICLS(6)
【PICLS】零件溫度與電氣布線的關系
此次基于電路板實時熱仿真工具PICLS觀察零部件溫度和電氣布線的關系。
電氣布線的有無的影響
功率設備可能會因使用情況而損失很大，如果沒有進行合適的熱設計就無法滿足最大限度要求。不同外殼包裝的形式影響溫度，但對于這樣的問題一般采用散熱器散熱，或者散熱用的銅板散熱。在這里，研究基于電氣布線不同，對溫度的影響。
假設零件為二極管，發熱量為0.371 W，零件尺寸為7.6 mm×4 mm×2.8 mm。
那么，啟動PICLS試著計算吧。首先，從①[尺寸和構成]開始制作基板（大小和層數以合適的值即可）。接著，單擊②[部品]。對話框中輸入二極管外形大小和發熱量，并將它們放置在基板的任意位置。在此狀態下，單擊③結果，如圖17.1所示顯示溫度分布。
圖17.1 無電氣布線的溫度分布
接下來追加散熱板。再次點擊①[結果]返回編輯畫面。畫面右上方的工作層②L1。接著③[布線]單擊鼠標在二極管下方配置矩形的布線（大小合適也沒關系）。
④雙擊配線，會顯示布線（變更）對話框，在[外形尺寸]的[X]中輸入[20][mm], [Y] [10][mm]并單擊應用。然后，將鼠標拖放到圖17.2 (a)的位置。在這個狀態下⑤[結果]單擊的話，零件溫度如圖17.2 (b)所示，由于布線的追加，能夠確定零件溫度會下降。
(a) 有電氣布線布置
(b) 有電氣布線時的溫度分布
圖17.2 有電氣布線工況
布線面積的影響
試著改變這個布線的大小吧。
展開 為結構設計師提供的實時熱仿真工具- MSC PICLS(5)
為此，通過基板的部件間的熱干涉變得小,不過，此時芯片電阻器，更多地受到周圍的空氣的影響。
來源：MSC軟件
結構、流體、熱分析、多物理場耦合、電磁仿真硬件配置探討-1
主要內容
1.有限元分析概述
2.有限元分析模擬計算過程分析與計算特點
2.1有限元前處理（建模、網格劃分）計算特點
2.2有限元求解計算特點與硬件配置分析
2.2.1動態結構（碰撞、爆炸、沖擊等）仿真計算特點
2.2.2靜態結構（強度、振動、耐久、復合材料）仿真計算特點
2.2.3流體力學仿真計算特點
2.2.4多物理場耦合仿真計算特點
2.2.5電磁仿真仿真計算特點
3.工程仿真計算工作站配置推薦
3.1 工作站機型介紹
3.2建模與求解專業硬件配置參考
3.3 工作站建模、求解計算硬件配置推薦
（一）有限元分析介紹
有限元分析（FEA）借助高性能計算機工具，用“數值近似”和“離散化”方法對真實物理系統（幾何和載荷工況）進行模擬，如求解結構、熱傳導、電磁場、流體力學等連續性問題
有限元法在工程設計和科研領域得到了廣泛的應用，已經成為解決復雜工程分析計算問題的有效途徑，從汽車到航天飛機幾乎所有的設計制造都已離不開有限元分析計算，其在機械制造、材料加工、航空航天、汽車、土木建筑、電子電器、國防軍工、船舶、鐵道、石化、能源和科學研究等各個領域的應用普及，已使設計水平發生了質的飛躍。
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