電熱力多場(chǎng)耦合
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-08-26
電熱力多場(chǎng)耦合的視頻教程
汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)ANSYS仿真高級(jí)實(shí)戰(zhàn)：國(guó)標(biāo)合規(guī)仿真、復(fù)雜模型處理、多物理場(chǎng)耦合分析等核心技能
2、結(jié)構(gòu)剛度與連接特性深度分析 聚焦電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)剛度與連接可靠性，課程將深入探討多方向軸承座載荷仿真、電機(jī)剛度精確分析，并重點(diǎn)講解復(fù)雜模型中螺栓預(yù)緊的快速批量處理方法。學(xué)員將學(xué)習(xí)如何進(jìn)行基于螺栓連接的多剛度耦合分析，全面評(píng)估電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體性能，確保其在實(shí)際工況下的結(jié)構(gòu)完整性。 3、動(dòng)力學(xué)與振動(dòng)特性全面評(píng)估 振動(dòng)是電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能評(píng)估的關(guān)鍵指標(biāo)，直接影響乘坐舒適性和系統(tǒng)可靠性。
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電熱力多場(chǎng)耦合的實(shí)例教程
因?yàn)殁c擴(kuò)散是瞬態(tài)過(guò)程，所以要利用瞬態(tài)熱場(chǎng)計(jì)算來(lái)模擬。瞬態(tài)熱場(chǎng)計(jì)算中所用到的材料屬性包括密度、比熱容、傳熱系數(shù)。鈉在半石墨質(zhì)炭塊中的飽和濃度為3%，啟動(dòng)初期鈉的滲透比較劇烈，可以認(rèn)為表層碳?jí)K在較短時(shí)間內(nèi)就達(dá)到了飽和濃度。根據(jù)計(jì)算出的鈉濃度分布，可以得到每一層碳?jí)K的鈉膨脹率，進(jìn)而得到對(duì)應(yīng)的熱膨脹系數(shù)。
圖2 鈉濃度分布
2 熱應(yīng)力計(jì)算
熱應(yīng)力計(jì)算模型可以直接由熱場(chǎng)模型去掉熔體、陽(yáng)極炭塊、上部結(jié)構(gòu)、立柱母線等部位得到。為了節(jié)省計(jì)算時(shí)間，計(jì)算熱應(yīng)力時(shí)采用半槽模型進(jìn)行計(jì)算。
圖3 熱應(yīng)力計(jì)算模型
（1）溫度分布邊界直接由電熱場(chǎng)計(jì)算結(jié)果導(dǎo)入。
（2）位移邊界為AB梁底部的支柱固定。
（3）所施加載荷為：
重力加速度9.8m/s2
槽內(nèi)熔體的壓力：
上部結(jié)構(gòu)壓力
圖 4 溫度分布由熱場(chǎng)計(jì)算結(jié)果導(dǎo)入
3 后處理結(jié)果和分析
電解槽的總位移以及X，Y，Z方向位移如圖5所示。其中X方向?yàn)闊煹蓝说匠鲣X端，Y方向?yàn)檫M(jìn)電端到出電端，Z方向?yàn)樨Q直方向。總位移最大值為29.8mm，位于陰極炭塊上表面。由于內(nèi)襯的熱膨脹和陰極炭塊的鈉膨脹，電解槽有上拱的趨勢(shì)，中間的炭塊上拱最明顯。
展開 對(duì)于一般的加熱電路，電阻層分離是常見的主要故障。這是由于熱導(dǎo)致的界面應(yīng)力過(guò) 大引起的。電阻層一旦分離，其局部就會(huì)過(guò)熱，這又加速了電阻層的分離。最后，在 最糟糕的情況下，電路可能會(huì)過(guò)熱并燒壞。從這一角度而言，研究由于溫差以及電阻 層和基板的不同熱膨脹系數(shù)引起的界面張力也很重要。電阻層的幾何形狀是設(shè)計(jì)電路 正常工作的關(guān)鍵參數(shù)。可以通過(guò)模擬電路來(lái)研究上述所有方面。
本案例基于一加熱電路模型，它由沉積在玻璃板上的電阻層組成，向電路施加電壓時(shí)，該電阻層產(chǎn)生焦耳熱。該電阻層的屬性決定了產(chǎn)生的熱量。模擬了加熱電路的焦耳熱分布以及熱膨脹變形，模擬結(jié)果如圖所示：
焦耳熱分布云圖
電熱板熱膨脹變形
感興趣的朋友，可下載模型源文件，歡迎交流
展開 同時(shí)我們也看到，目前設(shè)計(jì)的單個(gè)液體透鏡很難獲得極高的成像質(zhì)量，成熟的液體透鏡產(chǎn)品太少，很多企業(yè)和科研單位的研究都處于實(shí)驗(yàn)階段。</p><p> 此次根據(jù)電潤(rùn)濕的原理，通過(guò)Comsol兩相流、靜電場(chǎng)和幾何光學(xué)模塊多物理場(chǎng)耦合仿真了電潤(rùn)濕液體透鏡電壓從低到高的調(diào)節(jié)過(guò)程，使得液體透鏡從散焦到聚焦變化。</p><p><br></p><p> 電壓從低到高，液體分界面的變化。<img src="https://img.jishulink.com/upload/202102/e1e6a97fa56e4a53adaefae9244995bc.gif" height="342" width="476"></p><p> 光路變化</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202102/7a60b8c3e6944b908f67cd9576d4f8e6.gif"></p><p><br></p><p><br></p><p>光路龐加萊圖的變化</p><p> <img src="https://img.jishulink.com/upload/202102/12983d0e837b4411b538ffbacd6a7330.gif"></p><p><br></p><p>有興趣的可以加我，交流模型。</p><p><br></p><p><br></p>
展開 當(dāng)復(fù)合材料遭遇雷擊時(shí)，復(fù)合材料會(huì)同時(shí)受到電-熱-力的耦合作用。根據(jù)焦耳熱定律，雷電流流過(guò)時(shí)由材料電阻產(chǎn)生的大量焦耳熱量使材料溫度上升，導(dǎo)致材料出現(xiàn)燒蝕損傷。燒蝕損傷也會(huì)使材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性能降低。受到雷擊作用后，復(fù)合材料的性能必然會(huì)下降，因此還需要對(duì)雷擊后復(fù)合材料的剩余強(qiáng)度進(jìn)行分析，定量計(jì)算雷擊對(duì)復(fù)合材料承載力的影響。
對(duì)復(fù)合材料的雷擊分析可以分為兩個(gè)步驟：1 電-熱強(qiáng)耦合分析，2 考慮初始燒蝕損傷的復(fù)合材料漸進(jìn)損傷分析。
電-熱強(qiáng)耦合分析
電流流過(guò)導(dǎo)體的過(guò)程中，所耗散的能量會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能，即產(chǎn)生焦耳熱。電場(chǎng)控制方程為
電流流過(guò)導(dǎo)體耗散的能量可以通過(guò)焦耳定律描述
熱流密度可以表示為
這里假設(shè)耗散的電能全部轉(zhuǎn)換為熱量，則ηv=1.
熱傳導(dǎo)方程可以用下式描述
美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)給出了雷電載荷的波形
選取電流幅值最大的A段作為初始雷擊進(jìn)行分析，A段電流可以用下式描述
A段電流波形如下
最后
建立如圖所示的平板進(jìn)行電-熱耦合分析
可以得到平板中心點(diǎn)處不同時(shí)間的溫度分布如圖所示
考慮初始燒蝕損傷的復(fù)合材料漸進(jìn)損傷分析
通過(guò)電-熱耦合分析得到溫度場(chǎng)后，可以根據(jù)溫度場(chǎng)確定雷擊導(dǎo)致的燒蝕區(qū)域。通過(guò)USDFLD子程序標(biāo)記燒蝕的單元，并將其損傷設(shè)置為1.然后結(jié)合UMAT子程序，采用hashin準(zhǔn)則https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1206124對(duì)含初始損傷的復(fù)合材料平板進(jìn)行漸進(jìn)損傷分析，以獲得其剩余強(qiáng)度。計(jì)算得到的損傷云圖和載荷位移曲線如圖所示。
可以發(fā)現(xiàn)，在拉伸載荷作用下，復(fù)合材料從雷擊點(diǎn)處開始發(fā)生破壞，失效過(guò)程與中心開孔板類似。通過(guò)修改不同的電流峰值，可以定量得到雷擊對(duì)復(fù)合材料強(qiáng)度的影響。
展開 當(dāng)復(fù)合材料遭遇雷擊時(shí)，復(fù)合材料會(huì)同時(shí)受到電-熱-力的耦合作用。根據(jù)焦耳熱定律，雷電流流過(guò)時(shí)由材料電阻產(chǎn)生的大量焦耳熱量使材料溫度上升，導(dǎo)致材料出現(xiàn)燒蝕損傷。燒蝕損傷也會(huì)使材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性能降低。受到雷擊作用后，復(fù)合材料的性能必然會(huì)下降，因此還需要對(duì)雷擊后復(fù)合材料的剩余強(qiáng)度進(jìn)行分析，定量計(jì)算雷擊對(duì)復(fù)合材料承載力的影響。
對(duì)復(fù)合材料的雷擊分析可以分為兩個(gè)步驟：1 電-熱強(qiáng)耦合分析，2 考慮初始燒蝕損傷的復(fù)合材料漸進(jìn)損傷分析。
電-熱強(qiáng)耦合分析
電流流過(guò)導(dǎo)體的過(guò)程中，所耗散的能量會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能，即產(chǎn)生焦耳熱。電場(chǎng)控制方程為
電流流過(guò)導(dǎo)體耗散的能量可以通過(guò)焦耳定律描述
熱流密度可以表示為
這里假設(shè)耗散的電能全部轉(zhuǎn)換為熱量，則ηv=1.
熱傳導(dǎo)方程可以用下式描述
美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)給出了雷電載荷的波形
選取電流幅值最大的A段作為初始雷擊進(jìn)行分析，A段電流可以用下式描述
A段電流波形如下
建立如圖所示的平板進(jìn)行電-熱耦合分析
可以得到平板中心點(diǎn)處不同時(shí)間的溫度分布如圖所示
考慮初始燒蝕損傷的復(fù)合材料漸進(jìn)損傷分析
通過(guò)電-熱耦合分析得到溫度場(chǎng)后，可以根據(jù)溫度場(chǎng)確定雷擊導(dǎo)致的燒蝕區(qū)域。通過(guò)USDFLD子程序標(biāo)記燒蝕的單元，并將其損傷設(shè)置為1.然后結(jié)合UMAT子程序，采用hashin準(zhǔn)則https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1206124對(duì)含初始損傷的復(fù)合材料平板進(jìn)行漸進(jìn)損傷分析，以獲得其剩余強(qiáng)度。計(jì)算得到的損傷云圖和載荷位移曲線如圖所示。
可以發(fā)現(xiàn)，在拉伸載荷作用下，復(fù)合材料從雷擊點(diǎn)處開始發(fā)生破壞，失效過(guò)程與中心開孔板類似。通過(guò)修改不同的電流峰值，可以定量得到雷擊對(duì)復(fù)合材料強(qiáng)度的影響。
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電熱力多場(chǎng)耦合的最新內(nèi)容
當(dāng)復(fù)合材料遭遇雷擊時(shí)，復(fù)合材料會(huì)同時(shí)受到電-熱-力的耦合作用。根據(jù)焦耳熱定律，雷電流流過(guò)時(shí)由材料電阻產(chǎn)生的大量焦耳熱量使材料溫度上升，導(dǎo)致材料出現(xiàn)燒蝕損傷。燒蝕損傷也會(huì)使材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性能降低。受到雷擊作用后，復(fù)合材料的性能必然會(huì)下降，因此還需要對(duì)雷擊后復(fù)合材料的剩余強(qiáng)度進(jìn)行分析，定量計(jì)算雷擊對(duì)復(fù)合材料承載力的影響。
對(duì)復(fù)合材料的雷擊分析可以分為兩個(gè)步驟：1 電-熱強(qiáng)耦合分析，2 考慮初始燒蝕損傷的復(fù)合材料漸進(jìn)損傷分析
對(duì)于一般的加熱電路，電阻層分離是常見的主要故障。這是由于熱導(dǎo)致的界面應(yīng)力過(guò) 大引起的。電阻層一旦分離，其局部就會(huì)過(guò)熱，這又加速了電阻層的分離。最后，在 最糟糕的情況下，電路可能會(huì)過(guò)熱并燒壞。從這一角度而言，研究由于溫差以及電阻 層和基板的不同熱膨脹系數(shù)引起的界面張力也很重要。電阻層的幾何形狀是設(shè)計(jì)電路 正常工作的關(guān)鍵參數(shù)。可以通過(guò)模擬電路來(lái)研究上述所有方面。
本案例基于一加熱電路模型，它由沉積在玻璃板上的電阻層組成
因此，在多物理場(chǎng)瞬態(tài)建模方面需要突破電熱力多場(chǎng)耦合建模及其高效仿真（見圖13），尤其是極端條件下瞬態(tài)特性的精確表征；失效機(jī)理方面需要突破現(xiàn)有定性或半定量失效分析方法，結(jié)合芯片與封裝材料物理特性來(lái)實(shí)現(xiàn)器件可靠性安全邊界的量化評(píng)估；盡限應(yīng)用方面需要綜合考慮器件建模、失效量化評(píng)估、多平臺(tái)多速率仿真等，探索器件應(yīng)用極限能力的邊界。
關(guān)鍵詞：3D component, unit cell, FA-DDM, CA-DDM, 場(chǎng)路協(xié)同，多物理場(chǎng)
簡(jiǎn)介：隨著軍用、民用等多方面需求的驅(qū)動(dòng)，大型陣列天線系統(tǒng)技術(shù)被極大地推動(dòng)，日趨復(fù)雜的設(shè)計(jì)需求也帶來(lái)了更大的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，如大規(guī)模陣列仿真、MIMO模擬、有源天饋系統(tǒng)性場(chǎng)路協(xié)同、電熱力多物理場(chǎng)耦合等。
當(dāng)復(fù)合材料遭遇雷擊時(shí)，復(fù)合材料會(huì)同時(shí)受到電-熱-力的耦合作用。根據(jù)焦耳熱定律，雷電流流過(guò)時(shí)由材料電阻產(chǎn)生的大量焦耳熱量使材料溫度上升，導(dǎo)致材料出現(xiàn)燒蝕損傷。燒蝕損傷也會(huì)使材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性能降低。受到雷擊作用后，復(fù)合材料的性能必然會(huì)下降，因此還需要對(duì)雷擊后復(fù)合材料的剩余強(qiáng)度進(jìn)行分析，定量計(jì)算雷擊對(duì)復(fù)合材料承載力的影響。
對(duì)復(fù)合材料的雷擊分析可以分為兩個(gè)步驟：1 電-熱強(qiáng)耦合分析，2 考慮初始燒蝕損傷的復(fù)合材料漸進(jìn)損傷分析
<p>開放群：566811107（資料多，不僅限交流）</p><p>群一：836281296</p><p>群二：594368389 </p><p>群三：1080606488 </p><p>群四： 678357196 </p><p>我的qq： 209870384有興趣的可以加我，交流模型。</p><p><span
鈉膨脹主要是電解過(guò)程中析出的鈉擴(kuò)散到陰極炭塊中與陰極炭塊發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的。鈉膨脹不能作為邊界條件直接施加到模型中去，本次計(jì)算把鈉膨脹轉(zhuǎn)化為熱膨脹，再把對(duì)應(yīng)的熱膨脹加進(jìn)去。不同的鈉濃度對(duì)應(yīng)著不同的鈉膨脹率。鈉膨脹系數(shù)是體膨脹系數(shù)，而熱膨脹系數(shù)是線膨脹系數(shù)。
電解槽啟動(dòng)一定時(shí)間后，鈉在陰極炭塊內(nèi)部是非線性分布的，而不同的鈉濃度對(duì)應(yīng)不同的鈉膨脹率，為了計(jì)算更加準(zhǔn)確，把炭塊分成
