ansys15熱分析案例的案例
Ansys Mechanical 嵌入式軟件 nCode 疲勞分析功能、案例講解【7月15日直播】
Ansys Mechanical，Ansys機(jī)械工程分析軟件，是Ansys平臺(tái)下的結(jié)構(gòu)力學(xué)分析核心分析模塊；Ansys Mechanical Embedded nCode DesignLife 是一款集成在Ansys Mechanical 中的高級(jí)疲勞分析軟件，主要用于產(chǎn)品的耐久性分析和計(jì)算，是一款較為先進(jìn)的一款疲勞測(cè)試工具。它是一個(gè)面向過(guò)程的，基于有限元的疲勞分析包，可識(shí)別危險(xiǎn)點(diǎn)位置并計(jì)算疲勞壽命。
該工具在各個(gè)領(lǐng)域都有一定應(yīng)用：
汽車(chē)行業(yè)：零部件疲勞分析、焊縫疲勞評(píng)估
航空航天領(lǐng)域：結(jié)構(gòu)件壽命預(yù)測(cè)、發(fā)動(dòng)機(jī)部件分析
機(jī)械制造行業(yè)：齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)分析、重型機(jī)械結(jié)構(gòu)分析
7月15日，Ansys官方『Ansys Mechanical Embedded nCode DesignLife介紹及應(yīng)用』研討會(huì)為您展開(kāi)講解本工具的主要功能、工作流程、技巧及案例，感興趣的下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??
時(shí)間：7月15日（星期二），16：00-17：00
內(nèi)容簡(jiǎn)介：介紹嵌入在Mechanical界面下的nCode DesigLife（Add-on) 主要功能，工作流程、技巧以及案例。
講師：
張偉偉 | Ansys主任應(yīng)用工程師
Ansys中國(guó)結(jié)構(gòu)工程師，博士，畢業(yè)于上海交通大學(xué)機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)，主要負(fù)責(zé)Ansys結(jié)構(gòu)及疲勞分析技術(shù)支持工作，十余年有限元理論研究及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。
形式：線(xiàn)上
費(fèi)用：免費(fèi)
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技術(shù)鄰簡(jiǎn)介：
技術(shù)鄰專(zhuān)注于工科技術(shù)社區(qū)，從最早的CAE技術(shù)社區(qū)（中國(guó)CAE聯(lián)盟）發(fā)展而來(lái)，在CAE領(lǐng)域有20年的教學(xué)和咨詢(xún)服務(wù)經(jīng)驗(yàn)。
展開(kāi) 【11月15-16日 上海】ANSYS官方培訓(xùn)—PCB熱-應(yīng)力可靠性和多場(chǎng)耦合分析培訓(xùn)班
PCB熱-應(yīng)力可靠性和多場(chǎng)耦合分析培訓(xùn)班
培訓(xùn)背景
電路的集成規(guī)模越來(lái)越大，I/O數(shù)越來(lái)越多，PCB互連密度不斷加大，隨之帶來(lái)許多PCB及集成電路封裝可靠性問(wèn)題。ANSYS專(zhuān)門(mén)針對(duì)PCB設(shè)計(jì)分析解決方案，可以快速?gòu)腅CAD中直接導(dǎo)入PCB熱物參數(shù)，從而能在Mechanical中進(jìn)行準(zhǔn)確的PCB板熱力、疲勞、隨機(jī)振動(dòng)、跌落等可靠性問(wèn)題的仿真。ANSYS針對(duì)集成電路封裝也提供強(qiáng)大解決方案，可以快速準(zhǔn)確進(jìn)行集成電路熱應(yīng)力問(wèn)題、封裝翹曲、焊球疲勞問(wèn)題、裂紋預(yù)測(cè)及擴(kuò)展等可靠性分析。
本次培訓(xùn)從解決PCB及集成電路封裝結(jié)構(gòu)可靠性基礎(chǔ)功能入手，逐步深入到ANSYS解決PCB及集成電路封裝結(jié)構(gòu)可靠性高級(jí)解決方案，并將演示國(guó)外專(zhuān)家解決集成電路封裝可靠性問(wèn)題的多層次模型方案。
為了解決集成電路封裝結(jié)構(gòu)可靠性仿真需求，提升相關(guān)科技工作者的技術(shù)水平，普及ANSYS軟件高級(jí)功能。因此，ANSYS公司特開(kāi)辦“PCB熱-應(yīng)力可靠性和多場(chǎng)耦合分析培訓(xùn)班”。
培訓(xùn)合格者發(fā)放ANSYS技術(shù)培訓(xùn)認(rèn)證證書(shū)。
展開(kāi) 基于ANSYS WORKBENCH的結(jié)構(gòu)熱耦合分析之摩擦生熱案例（附：源文件和視頻教程）
關(guān)注微信公眾號(hào):ANSYS有限元仿真（ID:ANSYS-FEM）查看本期案例的微信推送文章（文末附本期案例的仿真源文件和視頻教程的獲取方式)
Ansys 案例研究 | 茶壺的熱分析
<h2><strong style="color: rgb(255, 255, 255); background-color: rgb(255, 192, 0);">概述</strong></h2><p>在本例中，我們將對(duì)茶壺進(jìn)行熱分析，展示鋼材料和瓷材料在穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)分析中的溫度分布情況。</p><h2><strong style="color: rgb(255, 255, 255); background-color: rgb(255, 192, 0);">目標(biāo)</strong></h2><p>對(duì)鋼制和瓷制茶壺進(jìn)行穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)熱分析。</p><h2><strong style="color: rgb(255, 255, 255); background-color: rgb(255, 192, 0);">建模步驟</strong></h2><p>打開(kāi) Ansys Workbench，創(chuàng)建"穩(wěn)態(tài)熱分析系統(tǒng)"（Steady State Thermal System）。</p><p><br></p><p><span style="color: rgb(51, 51, 51);">為部件定義材料屬性。此處僅使用鋼和瓷進(jìn)行演示，但應(yīng)使用正確的材料屬性。</span></p><p><br></p><p>導(dǎo)入模型，并抑制一半的對(duì)稱(chēng)部分。抑制后半部分模型如圖 1 所示。
展開(kāi) 
ansys apdl 熱和電磁場(chǎng)分析案例 ￥15
1.三維電磁感應(yīng)加熱（附帶完整計(jì)算命令流及注釋說(shuō)明）2.鋼球的淬火（附帶完整計(jì)算命令流及注釋說(shuō)明）3.二維靜態(tài)磁場(chǎng)分析（附帶完整計(jì)算命令流及注釋說(shuō)明）。
三維電磁感應(yīng)加熱---感應(yīng)加熱的激勵(lì)源為365000HZ的交流電，線(xiàn)圈電流密度為2.04e8A/m^2，線(xiàn)圈和管子的幾何模型如下圖所示：
鋼球的淬火---淬火是把鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后快速冷卻的一種熱處理工藝方法，下圖為鋼球溫度變化曲線(xiàn)：
二維靜態(tài)磁場(chǎng)分析---把螺線(xiàn)管制動(dòng)器作為2D軸對(duì)稱(chēng)模型進(jìn)行分析，計(jì)算銜鐵部分螺線(xiàn)管制動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)部分)的受力情況和線(xiàn)圈電感。
展開(kāi) ANSYS WORKBENCH 穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)分析案例
本案例主要介紹ANSYS Workbench18.0的穩(wěn)態(tài)熱分析模塊，計(jì)算實(shí)體模型的穩(wěn)態(tài)溫度分布及熱流密度。
學(xué)習(xí)目標(biāo)：
熟練掌握ANSYS Workbench18.0的建模方法及穩(wěn)態(tài)熱學(xué)分析的方法及過(guò)程。
題設(shè)案例：
圓柱形實(shí)體模型，實(shí)體一端面溫度為500℃，另一端面溫度是22℃，請(qǐng)用ANSYS Workbench分析計(jì)算內(nèi)部的溫度場(chǎng)云圖。
1、啟動(dòng)Workbench18.0并建立分析項(xiàng)目
選擇主界面“Toolbox（工具箱）”中的“Component Systems”—“Geometry（幾何）”命令，即可在“Project Schematic（項(xiàng)目管理區(qū)）”創(chuàng)建分析項(xiàng)目；
2、導(dǎo)入幾何模型
右擊Geometry，在彈出的快捷菜單中選擇“Import Geometry”—“Browse”命令，選擇需要打開(kāi)的模型源文件，打開(kāi)即可；
3、創(chuàng)建分析項(xiàng)目
選擇“Toolbox（工具箱）”—“Analysis Systems”命令中的“Steady-State Thermal（穩(wěn)態(tài)熱分析）”，并直接拖拽到項(xiàng)目欄的“Geometry”項(xiàng)中，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目數(shù)據(jù)共享。
4、添加材料庫(kù)
（1）雙擊項(xiàng)目B中B2欄的“Engineering Data”，進(jìn)入材料參數(shù)設(shè)置界面；
5、添加模型材料
（1）雙擊B4欄的“Model”項(xiàng)，進(jìn)入下圖所示的Mechanical界面。
展開(kāi) Ansys 案例研究 | 筆記本電腦穩(wěn)態(tài)熱分析
演示了對(duì)筆記本電腦進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析的流程。其中涵蓋了對(duì)流、溫度相關(guān)導(dǎo)熱系數(shù)、接觸熱導(dǎo)以及內(nèi)部熱源的使用方法。
ANSYS Workbench穩(wěn)態(tài)熱輻射分析案例
熱輻射
一、熱輻射特性
1、輻射熱傳遞是通過(guò)電磁波傳遞熱能的方法。熱輻射的電磁波波長(zhǎng)為0.1~100um。這包括超微波，所有可以用肉眼看到的波長(zhǎng)和長(zhǎng)波；
2、不像其他熱傳遞方式需要介質(zhì)，輻射在真空中（如外層空間）效率最高；
3、對(duì)于半透明體（如玻璃），輻射是三維實(shí)體現(xiàn)象，因?yàn)檩椛鋸捏w中發(fā)散出；
4、對(duì)于不透明體，輻射主要是平面現(xiàn)象，因?yàn)閹缀跛袃?nèi)部輻射都被實(shí)體吸收了。
5、兩平面間的輻射熱傳遞與他們平面絕對(duì)溫度差的四次方成正比，因此，輻射分析是非線(xiàn)性的，需要迭代求解；
二、ANSYS中熱輻射的處理方法
1、ANSYS中關(guān)于輻射的重要假設(shè)
（1）ANSYS認(rèn)為輻射是平面現(xiàn)象，因此適合用不透明平面建模；
（2）ANSYS不直接計(jì)入平面反射率。考慮到效率，假設(shè)平面吸收率和發(fā)射率相等。因此，只有發(fā)射率特性需要在ANSYS輻射分析中定義。
（3）ANSYS不自動(dòng)計(jì)入發(fā)射率的方向特性，也不允許發(fā)射率定義隨波長(zhǎng)變化。發(fā)射率可以在某些單元中定義為溫度的函數(shù)。
（4）ANSYS中所有分隔輻射面的介質(zhì)在計(jì)算輻射能量交換時(shí)都看作是不參與輻射的能量交換（不吸收也不發(fā)射能量）。
2、ANSYS求解方法
ANSYS使用一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程求解多個(gè)平面輻射問(wèn)題，矩陣形式如下：
[K’]{T}={Q}
其中，[K’]是的T3函數(shù)。
生成多平面問(wèn)題系統(tǒng)的矩陣要比前面列出的簡(jiǎn)單因子近似方法復(fù)雜。輻射是高度非線(xiàn)性分析，需要使用牛頓-拉夫森迭代求解。
穩(wěn)態(tài)熱輻射分析案例
1.案例介紹
一個(gè)螺旋金屬棒內(nèi)側(cè)有個(gè)圓柱結(jié)構(gòu)，利用Workbench平臺(tái)中的APDL熱輻射命令，分析當(dāng)螺旋金屬棒有0.5w/m3的損耗密度時(shí)，整體結(jié)構(gòu)的熱分布。
展開(kāi) Ansys 案例研究 | 太陽(yáng)能電池板熱吸收仿真分析
在仿真案例中，將一個(gè)簡(jiǎn)單的球體放置在典型的硅材料太陽(yáng)能電池板上方，指示了穩(wěn)態(tài)下到達(dá)板面的熱流密度以及表面的溫度分布。這里不考慮電池板表面的自由對(duì)流，僅研究輻射效應(yīng)。
目標(biāo)
觀(guān)察由于一個(gè)發(fā)熱物體的輻射作用，太陽(yáng)能電池板上的熱流密度和溫度分布。
步驟
1. 打開(kāi) Ansys Workbench，創(chuàng)建一個(gè)穩(wěn)態(tài)熱分析系統(tǒng)（Steady State Thermal Analysis system）。
2. 定義材料屬性。大多數(shù)太陽(yáng)能電池板由硅制成，此處僅作演示使用硅材料。球體采用鋼材作為材料，用以表示熱源。
3. 導(dǎo)入模型，其外觀(guān)如圖1所示。
圖1：太陽(yáng)能電池板與熱源
4. 為幾何模型賦予材料屬性。
5. 對(duì)球體施加10000W/m3 的內(nèi)部熱生成，用以表示發(fā)熱物體；然后在球體表面與太陽(yáng)能電池板上表面之間定義表面對(duì)表面輻射，使熱量通過(guò)輻射在這兩個(gè)表面之間傳遞，如圖2所示。發(fā)射率取值為0.7，假設(shè)太陽(yáng)能電池板頂部未覆蓋玻璃蓋板，該值可在0.7至0.95之間變化。環(huán)境溫度設(shè)為220°C。
圖2：內(nèi)部熱生成與輻射邊界條件
6. 對(duì)于輻射問(wèn)題，設(shè)置子步有助于收斂。在分析設(shè)置詳情中定義子步，如圖3所示。
圖3：為分析定義的子步
7. 采用線(xiàn)性網(wǎng)格對(duì)模型進(jìn)行劃分并求解分析。得到的太陽(yáng)能電池板表面的熱流密度矢量圖和溫度分布如圖4和圖5所示。
圖4：熱流密度圖（等軸測(cè)視圖與側(cè)視圖）
編輯
跳轉(zhuǎn)
圖5：溫度云圖
總結(jié)
本示例展示了到達(dá)太陽(yáng)能電池板的熱流密度，以及溫度分布從初始環(huán)境溫度220°C開(kāi)始的變化。
展開(kāi) Ansys 案例研究 | 瞬態(tài)熱力耦合分析—PCB 組件上的熱應(yīng)力生成
過(guò)高的溫度或頻繁的溫度波動(dòng)會(huì)引發(fā)材料老化、信號(hào)失真，并因材料間熱膨脹系數(shù)不匹配而產(chǎn)生熱應(yīng)力，最終導(dǎo)致焊點(diǎn)開(kāi)裂、器件失效等故障。因此，評(píng)估 PCB 可靠性必須進(jìn)行瞬態(tài)熱力耦合分析，即先分析動(dòng)態(tài)溫度場(chǎng)，再計(jì)算由此產(chǎn)生的熱應(yīng)力。
目標(biāo)
通過(guò)高保真建模仿真，系統(tǒng)觀(guān)察并量化印刷電路板（PCB）上關(guān)鍵元器件在瞬態(tài)熱載荷作用下的力學(xué)響應(yīng)與應(yīng)力表現(xiàn)。
方法闡述
本研究采用瞬態(tài)熱-力順序耦合仿真方法。首先，基于元件的真實(shí)功耗曲線(xiàn)與環(huán)境邊界條件，進(jìn)行高精度瞬態(tài)熱分析，獲取從啟動(dòng)、負(fù)載變動(dòng)到穩(wěn)態(tài)的全過(guò)程溫度場(chǎng)時(shí)序數(shù)據(jù)。隨后，將該瞬態(tài)溫度場(chǎng)作為體載荷映射至結(jié)構(gòu)模型，通過(guò)有限元分析求解其引發(fā)的熱應(yīng)力與應(yīng)變場(chǎng)。
仿真步驟
1.打開(kāi) ANSYS Workbench，創(chuàng)建“瞬態(tài)熱力學(xué)系統(tǒng)（Transient Thermal System）”。
2.關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)分析，將“瞬態(tài)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)（Transient Structural System）”拖拽至瞬態(tài)熱力學(xué)系統(tǒng)的求解（Solution）單元格上，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)分析系統(tǒng)間四個(gè)單元的共享。
3.定義部件的材料屬性，此處示例使用的是鋼，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)需根據(jù)真實(shí)材料設(shè)置參數(shù)。
4.導(dǎo)入模型，其效果如圖所示。
5.分配材料至幾何體。
6.在模型上施加相關(guān)的熱邊界條件，如圖 2 所示。
7.求解該模型，然后將本次分析結(jié)束時(shí)刻或每個(gè)時(shí)間步的溫度作為初始體溫度輸入到瞬態(tài)結(jié)構(gòu)分析中（如圖 3 所示）。用戶(hù)可以從瞬態(tài)熱分析的溫度圖表中復(fù)制并粘貼源時(shí)間（Source Time）和分析時(shí)間（Analysis Time）的數(shù)據(jù)。
展開(kāi) 基于Ansys WB耦合場(chǎng)瞬態(tài)模塊的熱-力耦合分析（案例：剎車(chē)盤(pán)）
基于Ansys WB耦合場(chǎng)瞬態(tài)模塊的熱-力耦合分析
1、引言
熱-力耦合分析根據(jù)其耦合的方式一般分為順序耦合和完全耦合；順序耦合是單向的，如已知溫度計(jì)算結(jié)構(gòu)體的變形、應(yīng)力、應(yīng)變等；而完全耦合是雙向的，如剎車(chē)盤(pán)制動(dòng)過(guò)程，盤(pán)片與摩擦片的摩擦生熱，熱又導(dǎo)致盤(pán)片變形，變形的盤(pán)片進(jìn)一步影響盤(pán)片和摩擦片的接觸關(guān)系，又進(jìn)一步的影響摩擦生熱，即力→熱→力→......熱力雙向耦合。
隨著Workbench軟件的更新，再2020以后的版本中加入了耦合場(chǎng)分析模塊，無(wú)論是順序耦合和完全耦合，均不需要插入命令流，大大簡(jiǎn)化了分析流程。本文采用耦合場(chǎng)瞬態(tài)模塊進(jìn)行完全熱-力耦合分析。
圖1 WB耦合場(chǎng)模塊
2、三維模型搭建與網(wǎng)格劃分
利用solidworks對(duì)剎車(chē)盤(pán)進(jìn)行三維模型的搭建，摩擦片距剎車(chē)盤(pán)預(yù)定距離為1mm，如圖2所示，導(dǎo)入Hypermesh中進(jìn)行幾何清理（將小孔、窄邊等進(jìn)行優(yōu)化）和網(wǎng)格劃分，如圖3所示，值得注意的是WB對(duì).inp格式（Abaqus）的網(wǎng)格兼容性較好，因此Hypermesh導(dǎo)出網(wǎng)格類(lèi)型為Abaqus的.inp文件。在這里不再過(guò)多的介紹前處理部分，主要針對(duì)耦合場(chǎng)的搭建與分析。
圖2剎車(chē)盤(pán)三維模型
圖3 剎車(chē)盤(pán)網(wǎng)格劃分
3、耦合場(chǎng)分析搭建
從外部導(dǎo)入.inp網(wǎng)格文件，搭建分析流程，如圖4所示。
圖4 分析流程搭建
3.1 材料定義
材料屬性的定義，參考論文[1]所給出的參數(shù)，如下表所示。
對(duì)于熱力耦合分析，比熱容、線(xiàn)膨脹系數(shù)、熱傳導(dǎo)系數(shù)是三個(gè)必要的熱力學(xué)參數(shù)。
展開(kāi) 
