電子產品熱分析和振動分析的案例
8/4 Ansys電子產品熱可靠性分析解決方案
課程簡介：
根據權威機構統計, 電子產品的失效有55% 是跟溫度相關的, 因此熱可靠性分析對于電子產品來說至關重要. 如何準確地獲取溫度是熱可靠性分析的前提, Ansys Icepak 的多物理場解決方案具有獨特的優勢. 本文將介紹高頻, 低頻, SI, 電子封裝等電子產品行業內關心的熱技術痛點, 以及 Ansys Icepak 相關的解決方案。
講師簡介：
柴輝生，Ansys Icepak 高級應用工程師。2018年底加入Ansys公司，具有多年的電子產品熱仿真和熱設計工作經歷，涉及的產品包括逆變器、APF、SVF、電機控制器、鋰電池包、雷達、HUD (汽車抬頭顯示器)、電源模塊、通信機箱、交換機等。
點擊報名：http://event.31huiyi.com/1900573809/index?c=jishulink
展開 車用電子水泵噪聲和振動特性試驗分析
摘 要: 設計試驗方案對不同的電子水泵進行NVH試驗，在不同工況下通過數據采集系統對電子水泵的噪聲和振動信號進行記錄和分析。試驗結果表明:電子水泵徑向噪聲明顯大于軸向噪聲;試驗泵的噪聲明顯大于對標泵;在電子水泵的加速過程中，轉速波動是電子水泵產生噪聲和振動突變的主要原因。通過分析電子水泵噪聲階次圖，發現電子水泵在4500Hz頻帶處產生結構共振噪聲;在高轉速工況下，流體動力噪聲對電子水泵的噪聲貢獻量較大;在中低速工況下，電磁噪聲對于電子水泵的噪聲貢獻量較大，脈沖寬度調制是電子水泵產生電磁噪聲的主要原因。研究結論對電子水泵的設計和控制方法提出改進意見，為電子水泵減振降噪提供試驗數據和研究方向。
關鍵詞:電子水泵;噪聲;振動;試驗分析
0 前言
隨著汽車零部件電子化的發展，為滿足發動機在變轉速工況下的熱需求和提升發動機性能及燃料經濟性，電子水泵得到了越來越廣泛的應用。目前，國內研發和生產的電子水泵已經基本滿足發動機在不同運行工況下準確和及時工作的要求，但是當汽車處于自動啟停或后冷卻狀態時，發動機停止工作，電子水泵工作產生的噪聲顯得格外明顯。目前，國內在汽車電子水泵水力設計、測試系統設計和控制器研發等方面已經取得一定的進展，但在噪聲試驗方法和噪聲特性分析等方面研究較少，電子水泵的噪聲和振動產生機制尚不明確。
本文作者在勻速工況和加速工況下對電子水泵的進行NVH(Noise Vibration Harshness)試驗，基于電子水泵在實際工作過程中噪聲和振動的試驗結果，對噪聲和振動產生機制進行分析，為后續減振降噪的方法研究和產品設計奠定基礎。
1 噪聲和振動試驗
1.1 試驗對象
汽車電子水泵屬于離心泵的一種，泵軸直接與電機相連，通過電子控制器或驅動電路控制定子繞組的勵磁來控制電機的運行。
展開 【Ansys線上直播回看】Ansys電子產品熱可靠性分析解決方案
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根據權威機構統計，電子產品的失效有55% 是跟溫度相關的，因此熱可靠性分析對于電子產品來說至關重要。如何準確地獲取溫度是熱可靠性分析的前提，Ansys Icepak 的多物理場解決方案具有獨特的優勢。
此次網絡直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網絡直播錄播內容，供大家回看學習。
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立即提交作品參加Ansys“仿真的藝術”圖片作品大賽
為紀念公司成立50周年，Ansys于近期推出全新“仿真的藝術”圖片作品大賽，讓您有機會充分發揮自身超強的建模能力，開展巧奪天工的設計，并展示您精彩的作品。歡迎提交采用Ansys仿真解決方案制作的設計作品，可選擇的參賽仿真設計主題有16類，涵蓋主要物理領域和新興技術。
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展開 電子雷 管和導爆管雷 管爆破的振動能量對比分析
文章來源：金屬礦山
『分享』FLOMERICS IAE ThermaL電子產品熱設計集成分析環境(IAE)-59M
FLOMERICS IAE ThermaL
FLOMERICS IAE Thermal.part01.rar
FLOMERICS IAE Thermal.part1.rar
FLOMERICS IAE Thermal.part2.rar
FLOMERICS IAE Thermal.part3.rar
FLOMERICS IAE Thermal.part4.rar
電子產品熱管理現狀和未來技術方向思考
圖4 人體皮膚構造的熱設計解讀[3]
人體進化緩慢，并不會在短時間內因為電子產品的溫度控制問題越來越難而適應更高的表面溫度。因此，表面溫度的控制，仍將是可觸摸類電子產品的關鍵熱設計挑戰。
從傳熱學角度入手分析，電子產品的散熱難度取決于內外兩個因素：
• 內：產品發熱量和溫度控制目標值
• 外：可用的散熱手段
以手機為例，內外兩個方面的特點都決定了產品散熱難度的逐年提高。下圖中展示的功耗趨勢僅統計到2018年，其功耗最高約為5W，實質上，受限于空間和材料熱特性，2021年主流的機型，其功耗上限仍然在5W附近，但芯片實際功耗上限遠不止5W，也就是說，從某種程度上講，熱設計技術限制了芯片性能的發揮。
圖3手機熱設計面臨的挑戰：功耗增加，外觀要求越來越高，散熱空間愈加狹小[4]
已知的熱量傳遞方式就只有與熱傳導、熱對流和熱輻射三種（第四種傳熱方式理論剛剛被發現，即使屬實，其所作傳熱貢獻在電子產品的應用場景中也微乎其微，本文忽略[5]）。隨著電子產品散熱問題愈加突出，消費類電子產品的熱設計呈現出立體化、材料的組合應用趨勢。以手機為例，其散熱路徑可簡化如下圖所示:
圖4手機熱流路徑[3]
我們以消除某個面的局部熱點這一問題為例，采用的手段有如下幾種：
1) 使用高導熱材料將局部熱量擴散開，降低局部高溫；
2) 使用隔熱材料，阻止熱量傳遞到此方向；
3) 使用高導熱材料，將熱量拉往相反方向，間接降低通往此面的熱流；
4) 使用儲熱材料，當熱量不可避免地傳遞至此點時，延緩溫度上升的速率
在消費電子終端產品中，這四種方式正在被組合使用。
展開 ANSYS CFD/ICEPAK 在電子、電氣熱設計和散熱分析技術高級培訓班
2016年7月13日 - 2016年7月14日
9:00 - 17:00
培訓內容：
第一天
■CFD理論及ICEPAK軟件簡介
CFD入門基礎簡介
ICEPAK軟件功能簡介
■ICEPAK軟件介紹（熟悉軟件操作界面）
模型建立
網格劃分
邊界條件
求解設定
后處理（ICEPAK后處理及CFD-POST后處理）
■PCB板熱仿真分析案例（結合軟件demo）
案例介紹
Demo演示
第二天
■機箱散熱仿真分析案例（結合軟件demo）
案例介紹
Demo演示
■ICEPAK參數化案例分析
ICEPAK參數化分析
Workbench參數化分析
■LED案例仿真分析
復雜外部模型的導入
網格如何細化設置
■答疑
培訓講師： ANSYS認證工程師
收費標準： ￥4000/人，包括培訓費、資料費、書籍費、證書費和上機費（學員食宿自理）
電腦：學員自帶筆記本為主，ANSYS公司提供12臺電腦
上課時間：2016年7月13日-14日（上午9點-12點，下午2點-5點）
上課地點：ANSYS原廠深圳分公司：深圳市福田區金田路4028號榮超經貿中心1009
點擊下載ANSYS仿真高級培訓班報名回執表
報名方式：填寫報名回執表發送Email或傳真至深圳分公司（0755-82550670）
深圳聯絡人：莊百興 18675506525 baixing.zhuang@ansys.com，0755-82552976
特別優惠：
團體報名：￥3200元/人（3人及以上）；5人報名，1人免單
ANSYS老用戶：￥3200元/人
在維護期內的用戶：￥2400元/人
提前2周報名并付款，在上述三條基礎上再優惠￥200元/
展開 Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例
1、一個金屬懸臂梁，一端固支，初始溫度20℃，溫度突變到120℃時由于膨脹及邊界約束而產生熱應力，進而引起振動，這種振動就是熱誘導振動。
2、熱誘導振動分析的成功應用不多見，在哈勃太空望遠鏡曾因熱誘導振動問題而發生故障。現在對航天器的分析中，熱誘導振動屬于難點和重點。國內曾有人對衛星天線做過準靜態熱誘導振動分析，也有人對空間站太陽能電池陣的桅桿做過基于模態的熱誘導振動分析（可能類似Abaqus中的線性攝動分析）。
3、熱應力分析與熱誘導振動分析進行耦合分析，還有難度，問題是多方面的。下面僅就準靜態非耦合的熱誘導振動分析為例，介紹由熱應力引起的振動。
4、懸臂梁材料屬性：
Conductity: 300W/(mK)
Density: 3000kg/m3
Elastic: E=3e10Pa, ν=0.3
Expansion: 3e-5 K-1
Specific Heat: 300J/(kgK)
5、分析結果
6、詳細步驟
見附件。
Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例-kxh.part4.rar
Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例-kxh.part1.rar
Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例-kxh.part2.rar
Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例-kxh.part3.rar
展開 Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例
1、一個金屬懸臂梁，一端固支，初始溫度20℃，溫度突變到120℃時由于膨脹及邊界約束而產生熱應力，進而引起振動，這種振動就是熱誘導振動。
2、熱誘導振動分析的成功應用不多見，在哈勃太空望遠鏡曾因熱誘導振動問題而發生故障。現在對航天器的分析中，熱誘導振動屬于難點和重點。國內曾有人對衛星天線做過準靜態熱誘導振動分析，也有人對空間站太陽能電池陣的桅桿做過基于模態的熱誘導振動分析（可能類似Abaqus中的線性攝動分析）。
3、熱應力分析與熱誘導振動分析進行耦合分析，還有難度，問題是多方面的。下面僅就準靜態非耦合的熱誘導振動分析為例，介紹由熱應力引起的振動。
4、懸臂梁材料屬性：
Conductity: 300W/(mK)
Density: 3000kg/m3
Elastic: E=3e10Pa, ν=0.3
Expansion: 3e-5 K-1
Specific Heat: 300J/(kgK)
詳細步驟
見附件。
Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例-kxh.part4.rar
Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例-kxh.part2.rar
Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例-kxh.part3.rar
Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例-kxh.part1.rar
展開 國高材案例 | 電子產品固定裝置開裂失效分析及成分分析
01
案例背景
某電子產品的固定裝置出現螺絲柱開裂，前期嘗試通過調整螺絲尺寸、扭矩設定及組裝工藝的條件參數仍會再現不良。據了解，失效件來自多個生產批次，但其原材料集中在同一批次中，考慮失效模式可能為配方工藝失效，所以進行失效位置的全成分定量分析及失效分析。
02
案例分析
失效件原材料集中在同一批次，其他批次原材料未出現失效斷裂，需進行該批次原材料的全成分定量分析，且該裝置是裝配后出現的失效，分析方案需要考慮裝配件的影響，并對裝置進行應力評價測試。
03
結果分析
(1) 形貌分析
掃描電鏡形貌結果顯示，NG件斷裂面孔洞缺陷處表面較為粗糙，呈現“顆粒狀”（見圖1）；并且NG件螺孔內表面有明顯的弧形凹陷形貌（見圖2）；靠近孔洞缺陷的一側斷面較為平整（見圖2(a)區）；另一側斷面較粗糙、有弧形擴展紋、靠近外邊緣有臺階狀形貌（見圖2(b)區、(c)區）。
圖1. NG件斷裂螺柱內部孔洞放大圖
圖2. NG件斷裂螺柱內部形貌
(2) 成分分析
根據定性定量成分分析測試結果表明，NG件和OK件主要成分均為POM材質，助劑和填料成分存在差異。其中OK件中含有較多苯代三聚氰胺BGA，且含量高于NG件，其抗氧劑含量也高于NG件；NG件中含有硫酸鋇和磷酸三苯酯，而OK件幾乎沒有。
圖3 產品裂解圖
(3) 應力評價
采用鹽酸對樣品進行應力評價，如圖3所示，酸蝕后的OK件底端、側端均出現橫向裂紋；OK件側端、OK件頂端出現由內向外的應力開裂。表明制件在這些位置存在較大的內應力，容易產生應力集中。
展開 基于PERA SIM的電子器件振動分析
1概述
電子器件在工作過程中常常會受到各種振動載荷的作用，由此可能會導致其部件或連接位置的破壞。對電子器件進行振動分析可以更好的了解電子器件系統的變形及頻率響應。本案例基于PERA SIM對振動臺上某電子器件進行振動分析，計算其在水平正弦激勵作用下的變形及頻率響應。
2有限元模型建立
? 模型簡化
將電子器件模型中的小倒角、孔洞等對計算結果影響較小的局部特征去除，以此提升整體網格質量，減小網格規模。簡化后的幾何模型如下圖所示：
外殼
PCB器件
圖 1 電子器件幾何模型
? 劃分網格
通過PERA SIM網格劃分模塊的全局以及局部網格控制，劃分該模型共產生約19.7萬單元，40萬節點，電子器件及振動臺的網格模型如下圖所示：
圖 2 電子器件網格模型
? 定義屬性
點擊“屬性”模塊，輸入電子器件的材料屬性，定義為各項同性的線彈性材料，其中彈性模量：210 GPa，泊松比：0.3，密度：7800kg/m3。定義電子器件的截面屬性，并將材料屬性與截面屬性一同賦予給模型。
圖 3 屬性定義界面
? 連接關系
PERA SIM支持自動探測接觸功能，可實現基于容差控制的接觸自動創建，對于多零部件裝配體的分析，極大地提高了建模效率。默認情況下，基于自動創建的接觸均設置為綁定接觸，可基于綁定接觸的容差設置，控制接觸生效區域。此外，可直接將綁定接觸轉換為一般接觸，如摩擦接觸、無摩擦接觸等，以滿足不同的分析需求。
展開 
電子產品的機械可靠性分析
電子產品的機械可靠性分析：http://www.ansys.com/-/media/Ansys/zh-cn/file/PDF/2017-UGM-ysdjt/02.pdf
Sherlock軟件如何指導電子產品可靠性分析？
圖1 Sherlock——ECAD到CAE的橋梁
此外，Sherlock利用經過驗證的封閉式方程和三維有限元模擬來分析組件、板和系統級電子產品在承受各種不同環境條件下的應力，經過驗證，仿真和試驗誤差在20%以內。
電子產品結構可靠性分析技術
本文來自于安世亞太仿真工程師的演講,分析了電子產品可靠性影響因素和工程問題，ANSYS結構仿真在電子產品設計中的應用，以及電子產品可靠性仿真客戶化程序開發。
電子產品ESD分析你做好了嗎？
靜電放電(Electrostatic discharge, ESD)對于電子設備、器件來說是一種近場干擾源,ESD給電子設備、器件帶來的干擾或損壞問題日益嚴重。近年來,國內外報道由靜電放電導致的衛星失控,火箭發射失敗,飛機失事等惡性事故多達數十起。
在干燥環境中靜電放電（ESD）現象是普遍存在的，而且靜電荷可以聚集成上萬伏特的危險靜電源。一旦形成放電賄賂，有事瞬間會形成幾十甚至上百安培的電流脈沖，這種放電過程往往在納秒量級完成，同時伴有強烈的快帶電磁輻射。所以，靜電放電不僅可以通過傳導途徑對敏感設備釋放能量，而且可以通過空間電磁輻射場把能量傳輸到附近設備上，從而對敏感設備造成干擾或損傷。
以計算機主機為例，主機機箱接手靜電放電電磁脈沖能量后，造成微處理器內寄存器內容發生變化，或程序指令中部分存儲比特變化，導致程序進入死循環。靜電放電的尖峰干擾使計算機輸入或輸出瞬態錯誤信號，造成錯誤信號在系統內或超出系統進行通信，并通過互連進行錯誤信息的傳遞。同時，由于靜電放電的電磁干擾，存在存儲器內數據發生變化。
為進一步研究靜電放電對產品的危害，提高產品對靜電放電的防護能力，元王采用CST軟件對某機箱產品進行了靜電放電效應的仿真研究。
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