ansys仿真零件熱膨脹的案例
ANSYS APDL熱分析--換熱器熱膨脹分析(附命令流)
1.項目背景
蒸汽發生器排污熱交換器充分利用余熱、完成熱量轉換的試驗裝置，求結構完整性有著至關重要的意義，而高溫下軸向的熱膨脹是導致結構失效的主要原因之一，因而計算器熱膨脹量至關重要。
2.項目目的
利用ANSYS軟件，建立蒸汽發生器排污換熱器梁單元三維模型，對其在設計溫度下的熱膨脹量進行計算，為后續驗證換熱器裝置的結構完整性提供依據。
3.理論計算
熱膨脹量理論計算公式：
?L=α??T?L
其中：α為熱膨脹系數，△T為溫差，L為管道計算長度
在本實例中，溫差△T：管側為310℃；殼側為268℃
α：12e-6 mm/mm·℃；
L：管側為1500mm；殼側為800mm
計算得軸向熱膨脹量：
?L=310?12e-6?1500+268?12e-6?800=8.153mm
4.計算輸入
熱膨脹分析時，僅需要加溫度載荷，同時將框架底部固定約束即可。
展開 帶內螺紋精密零件的熱處理畸變有限元仿真
Silva等[6]設計試驗測量了AISI 4140 C鋼的環形零件，研究了熱處理工藝對畸變的影響，并使用DEFORM-HT模塊的計算結果驗證了試驗結果。Lee等[7]對低碳鋼的淬火畸變做了大量研究，基于ABAQUS開發了相關UMAT和UMATHT子程序。Brinksmeier等[8]對齒輪零件的熱處理畸變最小化做了大量試驗和數值仿真。
本文所研究的帶內螺紋接頭零件，在熱處理之后的裝配過程中出現安裝困難的現象。一些零件存在無法裝配螺栓的現象，一些零件存在螺栓進入一半后無法繼續裝配的現象。上述現象說明螺紋的進口處和中間部位發生了較大的畸變，導致安裝困難。本文使用DANTE?軟件對淬火-回火過程進行了數值模擬，得到了應力應變場、溫度場和組織場，以及熱處理之后的變形場(位移場)。
1 熱處理過程的數值建模
熱處理過程是一個多物理場多尺度下的各種物理現象的耦合，它包含熱傳導、相變和應變[9]。所有上述的現象均需要在仿真模型中考慮。
1.1 溫度-應力-相變耦合模型
在熱處理過程中，存在3個物理場，如圖1所示。這些相互作用包含溫度和相變、溫度和應力應變、應力應變和相變3對耦合關系。
圖1 溫度-相變-應力/應變的相互作用
Fig.1 Interaction between temperature-phase change-stress/strain
溫度和相變的關系：溫度變化是影響相變的主要因素，溫度的變化決定了相變的進程，而相變釋放潛熱也會影響溫度場。
溫度和應力應變的關系：溫度變化引起材料的體積膨脹或收縮，淬火中工件各部位由于加熱或冷卻不均產生溫度梯度，熱膨脹不均導致了熱應力；材料在應力作用下發生塑性變形，應力做功對溫度場也有影響，不過在熱處理過程中變形塑性功產生的熱量很少，可以忽略不計。
展開 AnsysWB-基于熱循環載荷的焊球熱應力仿真 ￥15
由于反復接通和斷開電源，微電子元件受
</div><div contenteditable="false" width="100%">
到熱循環的作用，因此，焊點處出現裂紋，斷開了芯片與印刷電路板的連接，從而導
</div><div contenteditable="false" width="100%">
致故障。
</div><p>本例基于 “非線性結構材料模塊”中的模型 “黏塑性焊點”。</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202512/attachment/cfacfaa56fd948108d043c368bd3c241.png" style="display: inline-block;" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202512/attachment/cfacfaa56fd948108d043c368bd3c241.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202512/attachment/cfacfaa56fd948108d043c368bd3c241.png?
展開 【12月14-16日 上海】ANSYS Icepak電力電子電信設備熱設計熱仿真專題培訓
各企事業單位：
ANSYS Icepak經過多年的發展，作為業界技術最完備的電子散熱仿真分析軟件，可以幫助工程師完成各種三維流體/熱分析，在通訊、消費電子、汽車電子、電力、家電等領域得到了廣泛的應用，已經成為電子散熱仿真領域最主要的工具之一。
ANSYS Icepak先進的模型與網格處理技術，可以求解幾何高度復雜的電子散熱結構；借助于高度自動化的ECAD數據導入實現微觀電子結構的詳細建模，輔以種高級流動/傳熱模型可以幫助用戶獲得精確的結果；完全自動的熱/結構/電磁耦合方案將復雜的電子多物理問題統一在一起求解，除了幫助用戶獲得更為準確的計算結果，還可以幫助用戶東西多物理場之間復雜的相互影響。
為了應對日新月異的電子散熱仿真需求，提升相關科技工作者的技術水平，同時也讓廣大散熱設計工程師更好的使用軟件，普及ANSYS軟件高級功能， 技術鄰特舉辦《ANSYS Icepak電力電子電信設備熱設計熱仿真專題培訓》，具體內容如下：
一、培訓目標
（一）、理解傳熱學、流體力學基礎原理；
（二）、掌握ANSYS Icepak軟件的使用功能和操作流程；
（三）、掌握電力電子電信設備的熱分析方法和技巧；
（四）、掌握電力電子電信設備優化熱設計方法；
二、講師簡介
趙老師，技術鄰特邀專家，20余年產品結構設計經驗，15年熱設計經驗，6年力學仿真經驗，獲得多項發明專利， 多個案例由ANSYS官方收錄。包括消費電子、通訊產品、電腦產品、電力電子產品的機械設計、熱設計和力學仿真。善于綜合考慮制造組裝工藝(DFMA)、成本優化、電氣絕緣、安規、散熱、力學強度和EMC。
展開 
【12月14-16日 上海】ANSYS Icepak電力電子電信設備熱設計熱仿真專題培訓
各企事業單位：
ANSYS Icepak經過多年的發展，作為業界技術最完備的電子散熱仿真分析軟件，可以幫助工程師完成各種三維流體/熱分析，在通訊、消費電子、汽車電子、電力、家電等領域得到了廣泛的應用，已經成為電子散熱仿真領域最主要的工具之一。
ANSYS Icepak先進的模型與網格處理技術，可以求解幾何高度復雜的電子散熱結構；借助于高度自動化的ECAD數據導入實現微觀電子結構的詳細建模，輔以種高級流動/傳熱模型可以幫助用戶獲得精確的結果；完全自動的熱/結構/電磁耦合方案將復雜的電子多物理問題統一在一起求解，除了幫助用戶獲得更為準確的計算結果，還可以幫助用戶東西多物理場之間復雜的相互影響。
為了應對日新月異的電子散熱仿真需求，提升相關科技工作者的技術水平，同時也讓廣大散熱設計工程師更好的使用軟件，普及ANSYS軟件高級功能， 技術鄰特舉辦《ANSYS Icepak電力電子電信設備熱設計熱仿真專題培訓》，具體內容如下：
一、培訓目標
（一）、理解傳熱學、流體力學基礎原理；
（二）、掌握ANSYS Icepak軟件的使用功能和操作流程；
（三）、掌握電力電子電信設備的熱分析方法和技巧；
（四）、掌握電力電子電信設備優化熱設計方法；
二、講師簡介
趙老師，技術鄰特邀專家，20余年產品結構設計經驗，15年熱設計經驗，6年力學仿真經驗，獲得多項發明專利， 多個案例由ANSYS官方收錄。包括消費電子、通訊產品、電腦產品、電力電子產品的機械設計、熱設計和力學仿真。善于綜合考慮制造組裝工藝(DFMA)、成本優化、電氣絕緣、安規、散熱、力學強度和EMC。
展開 【6月27日-30日 南京】ANSYS Icepak電子設備熱設計熱仿真高級工程應用專題
一、給方法解決以下關鍵問題：
1、仿真分析結果主要在于經驗積累，12年以上工程應用專家帶你答疑解惑
2、有效掌握Icepak工程應用技巧+實操模型訓練
3、所有實例緊緊Icepak工程應用為核心目標，進行實操模擬訓練
二、14個實例模型貼近工程實戰操作：
案例01：機箱冷卻仿真計算案例
案例02：LED自然冷卻計算
案例03：Icepak自建模案例案例
案例04：導入外部CAD模型
案例05：導入外部EAD模型案例
案例06：風冷機箱網格劃分
案例07：液冷冷板網格劃分案例
案例08：熱管網格劃分
案例09：外太空環境熱仿真計算案例
案例10：PCB板散熱仿真計算
案例11：Icepak-Mechanical熱-結構耦合計算案例
案例12：Icepak機箱散熱優化設計
案例13：風機仿真計算案例
案例14：電動汽車電池包熱流計算
三、與同行差異化、效果保證：
1、實戰：專注CAE仿真計算12年，有自己的超算中心，積累了大量的項目工程案例
2、原理：帶領學員訓練實操過程中，注重步驟和設置原理
3、系統：7600+學員反饋、工程實例更新與精選，形成系統的版權知識體系
4、響應：自主師資與合伙人模式，可直接對接客戶問題，即時做出響應
5、效果：所有學員提供高配筆記本、工程模型、電子資料、操作軟件 操作反饋與指導
四、增值服務
持本人學生證或教師證享有9折優惠；一個單位同時報名2人享有9折優惠； 一個單位同時報名3人以上（含）享有8.5折優惠。
展開 Ansys Lumerical | 鈮酸鋰熱調制波導仿真
Lin, "Highly tunable efficient second-harmonic generation in a lithium niobate nanophotonic waveguide," Optica 5, 1006(2018). https://doi.org/10.1364/OPTICA.5.001006
點擊圖片查看培訓詳情
點擊圖片查看培訓詳情
相關閱讀 - 編程
Ansys Zemax | 模擬 AR 系統中的全息光波導：第一部分
Ansys Zemax | 如何設計單透鏡 第一部分：設置
Ansys Zemax | 如何使用漸暈系數
Ansys Zemax | 抬頭顯示器設計：從 OpticStudio 至 SPEOS
Ansys Zemax | HUD 設計實例
Ansys Lumerical | 針對 Grating coupler 的仿真分析方法
歡迎掃碼添加宇熠工作人員微信，
進入 zemax 微信交流群。
一起來學習光學設計吧！
掃碼邀您入群
如果您對產品感興趣，或需要技術支持，歡迎致電垂詢！
電話：027-87878386
郵箱：market@ueotek.com
武漢宇熠科技是 ANSYS 全線產品中國區官方指定代理商，提供 Ansys Zemax、Ansys Lumerical、Ansys Speos 等軟件產品的培訓、銷售、技術支持、二次開發、解決方案及這些軟件相關全方位定制服務。（點擊查看：全新服務！
展開 ANSYS熱仿真2D建模求助！
利用Mechanical模塊計算熱穩態和熱瞬態時，是不是無法建立軸對稱坐標系，即像Maxwell一樣，只建立一半模型，最近在做圓筒型直線電機的熱分析，查不到圓筒型電機的2D建模方法，只能建立3D模型，但是3D模型計算量大，并且無法和Maxwell2D模型進行雙向耦合，有沒有大佬幫我解答一下建模問題，或者maxwell2D和mechanical3D是否能雙向耦合
【12月14-16日 上海】ANSYS Icepak電力電子電信設備熱設計熱仿真專題培訓
各企事業單位：
ANSYS Icepak經過多年的發展，作為業界技術最完備的電子散熱仿真分析軟件，可以幫助工程師完成各種三維流體/熱分析，在通訊、消費電子、汽車電子、電力、家電等領域得到了廣泛的應用，已經成為電子散熱仿真領域最主要的工具之一。
ANSYS Icepak先進的模型與網格處理技術，可以求解幾何高度復雜的電子散熱結構；借助于高度自動化的ECAD數據導入實現微觀電子結構的詳細建模，輔以種高級流動/傳熱模型可以幫助用戶獲得精確的結果；完全自動的熱/結構/電磁耦合方案將復雜的電子多物理問題統一在一起求解，除了幫助用戶獲得更為準確的計算結果，還可以幫助用戶東西多物理場之間復雜的相互影響。
為了應對日新月異的電子散熱仿真需求，提升相關科技工作者的技術水平，同時也讓廣大散熱設計工程師更好的使用軟件，普及ANSYS軟件高級功能， 技術鄰特舉辦《ANSYS Icepak電力電子電信設備熱設計熱仿真專題培訓》，具體內容如下：
一、培訓目標
（一）、理解傳熱學、流體力學基礎原理；
（二）、掌握ANSYS Icepak軟件的使用功能和操作流程；
（三）、掌握電力電子電信設備的熱分析方法和技巧；
（四）、掌握電力電子電信設備優化熱設計方法；
二、講師簡介
趙老師，技術鄰特邀專家，20余年產品結構設計經驗，15年熱設計經驗，6年力學仿真經驗，獲得多項發明專利， 多個案例由ANSYS官方收錄。包括消費電子、通訊產品、電腦產品、電力電子產品的機械設計、熱設計和力學仿真。善于綜合考慮制造組裝工藝(DFMA)、成本優化、電氣絕緣、安規、散熱、力學強度和EMC。
展開 【12月14-16日 上?！?em>ANSYS Icepak電力電子電信設備熱設計熱仿真專題培訓
各企事業單位：
ANSYS Icepak經過多年的發展，作為業界技術最完備的電子散熱仿真分析軟件，可以幫助工程師完成各種三維流體/熱分析，在通訊、消費電子、汽車電子、電力、家電等領域得到了廣泛的應用，已經成為電子散熱仿真領域最主要的工具之一。
ANSYS Icepak先進的模型與網格處理技術，可以求解幾何高度復雜的電子散熱結構；借助于高度自動化的ECAD數據導入實現微觀電子結構的詳細建模，輔以種高級流動/傳熱模型可以幫助用戶獲得精確的結果；完全自動的熱/結構/電磁耦合方案將復雜的電子多物理問題統一在一起求解，除了幫助用戶獲得更為準確的計算結果，還可以幫助用戶東西多物理場之間復雜的相互影響。
為了應對日新月異的電子散熱仿真需求，提升相關科技工作者的技術水平，同時也讓廣大散熱設計工程師更好的使用軟件，普及ANSYS軟件高級功能， 技術鄰特舉辦《ANSYS Icepak電力電子電信設備熱設計熱仿真專題培訓》，具體內容如下：
一、培訓目標
（一）、理解傳熱學、流體力學基礎原理；
（二）、掌握ANSYS Icepak軟件的使用功能和操作流程；
（三）、掌握電力電子電信設備的熱分析方法和技巧；
（四）、掌握電力電子電信設備優化熱設計方法；
二、講師簡介
趙老師，技術鄰特邀專家，20余年產品結構設計經驗，15年熱設計經驗，6年力學仿真經驗，獲得多項發明專利， 多個案例由ANSYS官方收錄。包括消費電子、通訊產品、電腦產品、電力電子產品的機械設計、熱設計和力學仿真。善于綜合考慮制造組裝工藝(DFMA)、成本優化、電氣絕緣、安規、散熱、力學強度和EMC。
展開 【Ansys線上直播回看】Ansys結構-熱-可靠性聯合仿真解決方案
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。
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。
▼▼▼2020 Ansys網絡研討會有獎反饋 - 可免費獲取本場錄播和講解資料，參與者均可獲得千元培訓券及技術鄰金幣獎勵！
▼▼▼“更多Ansys近期專題研討會” - 歡迎掃碼報名參加！
『或點擊此處進入報名通道』
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。
『或點擊此處進入報名通道』
展開 
熱分析與仿真 | Ansys應用類系列網絡研討會
從智能手機的熱交互、緊湊外殼內的高功率電路板散熱，到極端天氣下的工業設備耐候性等復雜現實場景，通過熱仿真技術，工程師能夠精準預測設計在不同溫度場景下的行為，深刻理解熱能如何影響產品的效率、可靠性與安全性，從而在研發早期快速調整設計方案，實現產品的最佳性能表現。
Ansys應用類系列網絡研討會——熱仿真系列專題已上線，將重點介紹 Ansys 多款求解器矩陣在電子散熱、電熱耦合及復雜熱管理問題中的實際應用。無縫的工作流，為幾乎所有跨行業、跨應用的熱挑戰提供高精度答案，有效降低設計后期的熱風險，大幅加速產品上市進程。歡迎報名參會了解更多！
3/27 | Ansys Discovery 2026 R1重磅更新：散熱與流體能力升級，優化效率再提升
講師簡介：
劉杰明 | Ansys 高級應用工程師
主題簡介：本次網絡研討會聚焦 Ansys Discovery 2026 R1 重磅升級——更快、更準、更好用、更易銜接。面向設計早期，Discovery 幫你在幾何修改同時快速得到仿真反饋，極速迭代、快速收斂方案。
2026 R1 亮點一眼看懂：
? 電子散熱更真實：CHT + 焦耳熱，電-熱耦合一步到位；
? 流體精度再提升：銳邊/薄結構捕捉網格增強，少調參也更準；
? 優化更省事：內置靈敏度分析 + 一鍵優化，快速便捷做設計權衡；
? 建模更輕量：流體虛擬壁面，薄擋板/隔斷無需建實體；
? 驗證更順暢：更好地直連 AEDT Icepak & Mechanical，從概念到高保真無縫銜接。
展開 Ansys 案例研究 | 太陽能電池板熱吸收仿真分析
在仿真案例中，將一個簡單的球體放置在典型的硅材料太陽能電池板上方，指示了穩態下到達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流，僅研究輻射效應。
目標
觀察由于一個發熱物體的輻射作用，太陽能電池板上的熱流密度和溫度分布。
步驟
1. 打開 Ansys Workbench，創建一個穩態熱分析系統（Steady State Thermal Analysis system）。
2. 定義材料屬性。大多數太陽能電池板由硅制成，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. 導入模型，其外觀如圖1所示。
圖1：太陽能電池板與熱源
4. 為幾何模型賦予材料屬性。
5. 對球體施加10000W/m3 的內部熱生成，用以表示發熱物體；然后在球體表面與太陽能電池板上表面之間定義表面對表面輻射，使熱量通過輻射在這兩個表面之間傳遞，如圖2所示。發射率取值為0.7，假設太陽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。環境溫度設為220°C。
圖2：內部熱生成與輻射邊界條件
6. 對于輻射問題，設置子步有助于收斂。在分析設置詳情中定義子步，如圖3所示。
圖3：為分析定義的子步
7. 采用線性網格對模型進行劃分并求解分析。得到的太陽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（等軸測視圖與側視圖）
編輯
跳轉
圖5：溫度云圖
總結
本示例展示了到達太陽能電池板的熱流密度，以及溫度分布從初始環境溫度220°C開始的變化。
展開 Ansys Icepak電子器件關鍵熱仿真流程及案例
通過莎益博統計的客戶經驗，溫度產生的議題如下:
大量使用的半導體器件和微電路,故障率隨溫度的增加而指數地上升
許多電子器件的性能表現與溫升速度直接相關，溫度升高，效能直接下降
通過計算機來解流動、傳熱等方程可獲得流場與溫度數據等信息，實現了成本低、速度周期快，且模擬結果與實驗設計可以非常地吻合；今許多產品皆已導入仿真工具做為開發的手段之一。
莎益博利用Ansys Icepak協助工業客戶處理了各式各樣的散熱設計問題，尺度范疇小如芯片，到PCB組件、電子器件模塊，大如整機系統、服務器機房/機柜等，都是Ansys Icepak可以計算的范圍。
2
常規所遇的熱仿真設計重點
幾何模型處理及導入(Ansys Spaceclaim)
熱及流理論計算
－導熱 (傳導熱，包含通過PCB組件及Trace的能量)
－對流 (自然對流/強制對流，包含風扇處理)
－輻射 (吸收/散射/放射/反射/穿透，包含太陽輻射效應)
散熱常用模塊
－熱管
－風扇
－散熱器
Ansys Icepak方案可將上述因素全部納入仿真的范圍中。
特別是越來越多問題涉及到必須考慮電路圖Trace的影響，藉由真實電路圖可計算精確地覆銅率、導熱率及導電系數。導入的Trace模型包含過孔信息，可讓散熱通道的仿真更細致，結果更為精確。
展開 AnsysWB-IGBT芯片穩態熱仿真 ￥30
在模塊中，電流因電阻損耗而產生熱量，這也被稱為焦耳熱。雖然散熱器以相對恒定的速率散熱，但模塊的開關以及隨后電流密度和熱源的增減會導致模塊以循環的方式加熱和冷卻。這種反復的熱膨脹和機械變形會導致機械疲勞[1]，特別是在鍵合線和芯片金屬化層之間的連接點處。
