ansys焊縫熱應(yīng)力的案例
AnsysWB-基于熱循環(huán)載荷的焊球熱應(yīng)力仿真 ￥15
由于反復(fù)接通和斷開電源，微電子元件受
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到熱循環(huán)的作用，因此，焊點處出現(xiàn)裂紋，斷開了芯片與印刷電路板的連接，從而導(dǎo)
</div><div contenteditable="false" width="100%">
致故障。
</div><p>本例基于 “非線性結(jié)構(gòu)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 ansys18.2焊接過程分析瞬態(tài)熱分析熱應(yīng)力分析 ￥8.88
ansys18.2焊接過程分析
移動熱源通過插件實現(xiàn)
ANSYS workbench泵殼熱應(yīng)力分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)泵殼的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)線性熱結(jié)構(gòu)耦合分析步的建立
3、學(xué)習(xí)泵殼熱結(jié)構(gòu)耦合分析的載荷施加
4、學(xué)習(xí)泵殼熱結(jié)構(gòu)耦合載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 泵殼熱結(jié)構(gòu)耦合分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
AnsysWB-FSW(攪拌摩擦焊熱應(yīng)力仿真) ￥10
一個圓柱形旋轉(zhuǎn)工具插入牢固夾緊的工件中，并沿著待焊縫移動。隨著工具沿焊縫移動，工具肩部與工件之間的摩擦產(chǎn)生熱量。工件材料的塑性變形也會產(chǎn)生額外的熱量。產(chǎn)生的熱量使工件材料熱軟化。工具的移動使軟化的工件材料從前部流向工具后部并在此處凝固。隨著冷卻，兩塊板之間形成一個連續(xù)的固體焊縫。整個過程中不會發(fā)生熔化，產(chǎn)生的溫度始終低于所連接金屬的固相線溫度。攪拌摩擦焊相較于傳統(tǒng)焊接技術(shù)具有諸多優(yōu)勢，并已在航空航天、汽車和造船等行業(yè)成功應(yīng)用。
在攪拌摩擦焊過程中，熱行為和機械行為是相互依存的。由于溫度場會影響應(yīng)力分布，因此本示例采用了一個完全熱機械耦合模型。該模型由具有結(jié)構(gòu)和熱自由度的耦合場實體單元組成。模型包含兩塊矩形鋼板和一個圓柱形工具。在模型上施加了所有必要的機械和熱邊界條件。模擬分三個載荷步進行，分別代表過程中的壓入、停留和移動階段。
計算得出的摩擦熱生成量和塑性熱生成量表明，工具肩部與工件之間的摩擦是產(chǎn)生大部分熱量的原因。在板片的接觸界面處規(guī)定了一個粘結(jié)溫度，以此來模擬工具后面的焊接過程。當(dāng)接觸表面的溫度超過這個粘結(jié)溫度時，接觸狀態(tài)就會轉(zhuǎn)變?yōu)檎辰Y(jié)狀態(tài)
展開 
ANSYS workbench錐形透鏡瞬態(tài)熱應(yīng)力分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)錐形透鏡的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)線瞬態(tài)熱結(jié)構(gòu)耦合分析步的建立
3、學(xué)習(xí)錐形透鏡熱結(jié)構(gòu)耦合分析的載荷施加
4、學(xué)習(xí)錐形透鏡熱結(jié)構(gòu)耦合載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 錐形透鏡瞬態(tài)熱應(yīng)力分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
AnsysWB-表面貼片電阻的熱載荷應(yīng)力仿真 ￥15
表面貼片電阻會受到熱循環(huán)的影響。材料之間的熱膨脹差異會在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生熱應(yīng)力，
連接電阻與印刷電路板的焊料被視為裝配中最薄弱的環(huán)節(jié)，由于工作溫度高于焊料的
熔點，因此會產(chǎn)生稱為蠕變的變形。
基于ANSYS WORKBENCH的桿件系統(tǒng)的熱應(yīng)力分析
【理論分析】
該問題來自于《材料力學(xué)》“軸向拉伸壓縮”一章中的“溫度應(yīng)力”一節(jié)（P45）。（劉鴻文，《材料力學(xué)》，高等教育出版社，第四版）
設(shè)兩根桿件的內(nèi)力為基本未知數(shù)，根據(jù)熱膨脹，計算兩根桿件的伸長量與內(nèi)力的關(guān)系，然后基于變形協(xié)調(diào)關(guān)系，得到內(nèi)力的大小。
最后計算的結(jié)果是：
上述答案直接拷貝自原教材。
【仿真分析】
1. 這是一個熱應(yīng)力問題。但是并不需要使用耦合系統(tǒng)。直接使用靜力學(xué)系統(tǒng)可以求解。
2. 對于材料設(shè)置，需要創(chuàng)建兩種材料：鋼和銅，并分別給定其彈性模量，泊松比和線脹系數(shù)。對于AB桿，則設(shè)置剛性很大（例如彈性模量是鋼材的千萬倍）的材料。
3.幾何建模。分別創(chuàng)建三個線體，分別代表AB,AD和BE。對于AD和BE賦予矩形截面屬性，保證其橫截面積即可。AB就使用AD的橫截面屬性。
4.屬性設(shè)置。分別設(shè)置三桿的材料屬性。
5.劃分網(wǎng)格。給定5毫米的單元長度劃分。
6.連接。所有連接處均使用轉(zhuǎn)動副連接。
7.分析設(shè)置。給定參考溫度和實際溫度。
8.后處理。在后處理中提取梁單元的內(nèi)力。
【仿真過程】
1.打開ANSYS WORKBENCH14.5
2.創(chuàng)建項目流程圖。
這里創(chuàng)建一個靜力學(xué)分析系統(tǒng)。
3.創(chuàng)建兩種材料，并設(shè)置其屬性。
雙擊engineering data單元格，然后創(chuàng)建兩種新材料，按照題目的數(shù)據(jù)設(shè)置其彈性模量和線脹系數(shù)。
修改默認鋼材屬性，得到本題中鋼材的屬性。
加入銅合金，并修改其屬性，得到本題中銅的屬性
創(chuàng)建一個新材料，其彈性模量是2E18,即彈性模量是鋼材的千萬倍，用于模擬剛體。
4. 創(chuàng)建幾何模型。
雙擊geometry，進入到DM中，設(shè)置長度單位是毫米。
以A點為坐標原點，水平向右為X軸正方向，豎直向上為Y軸正方向，建立坐標系。則各點的坐標如下。
展開 基于ANSYS Workbench的噴管熱應(yīng)力分析
通過對噴管熱應(yīng)力的分析，首先進行流固耦合分析，得到噴管整體結(jié)構(gòu)的溫度場分析，看到噴管的溫度場在轉(zhuǎn)動板稍微向上的外殼附近存在著明顯的溫度梯度，熱應(yīng)力的產(chǎn)生來源一種是結(jié)構(gòu)中存在著明顯的溫度梯度，另外就是在結(jié)構(gòu)約束的地方存在熱應(yīng)力。一般而言，溫度梯度越大，約束越強，結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力值則越大，按照線彈性理論分析，則會出現(xiàn)有些結(jié)構(gòu)部件會失效的情況，然而這與實際情況不符合，因此需要對噴管結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力分析進行彈塑性本構(gòu)材料的熱應(yīng)力分析，彈塑性材料的熱應(yīng)力分析結(jié)果表明，噴管在溫度梯度大的地方，以及在溫度梯度較大并存在約束的地方的等效熱應(yīng)力值超過了材料的屈服極限，但是小于材料的抗拉強度，說明噴管結(jié)構(gòu)局部進入塑性變形區(qū)，結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生破壞。并且分三種模型分別考慮溫度場和考慮溫度場及氣動載荷共同作用下的仿真，仿真結(jié)果表明，導(dǎo)流板的下移之后，噴管結(jié)構(gòu)的溫度場有一定的下降，并且考慮彈塑性熱應(yīng)力仿真分析表明，隨著溫度場的下降，結(jié)構(gòu)的彈性等效應(yīng)力下降。在原始模型和下降2mm的模型仿真后噴管在氣動載荷和溫度載荷作用下結(jié)構(gòu)的最大位移出現(xiàn)在導(dǎo)流板上，而導(dǎo)流板下降4mm后的仿真表明，結(jié)構(gòu)的最大位移還是受溫度場的影響明顯，出現(xiàn)在噴管外側(cè)板的頂端，導(dǎo)流板處的位移變形也較明顯，最大為8.5mm。由于噴管局部進行塑性區(qū)域，就需要考慮多次工作情況下，結(jié)構(gòu)的疲勞壽命分析。或者對噴管承受熱應(yīng)力較大的區(qū)域，設(shè)置熱防護層或者其他措施，以降低該區(qū)域的溫度梯度，從而實現(xiàn)提高噴管運行時可靠性設(shè)計的要求。
展開 ansys經(jīng)典界面-熱應(yīng)力耦合分析（壓力容器）
“ansys經(jīng)典界面”相對于“ansys workbench”而言，界面操作的缺點和不便確實是顯而易見的，但是對于初學(xué)者而言，尤其是像剛剛?cè)腴T的研究生而言，確實是了解有限元分析流程的一把利器。
ANSYS Workbench鍋爐給水管熱應(yīng)力分析 ￥20
圖4 穩(wěn)態(tài)溫度場
圖5 穩(wěn)態(tài)熱應(yīng)力場（應(yīng)力強度）
3瞬態(tài)熱應(yīng)力分析
20min間斷供水開始時，金屬溫度為飽和水的溫度，即190.7℃。在進行瞬態(tài)溫度場分析時，認為50℃冷水按照1.377m/s的速度均均向前推進，通過給水管的時間為0.302s。為了計算最后達到穩(wěn)定傳熱是的溫度場，計算最終時間為300s。分析中共采用了18個載荷步，如表2所示。
表2 熱分析載荷步
在Workbench的瞬態(tài)熱分析中默認設(shè)置的初始溫度是整個結(jié)構(gòu)均勻一致，如果初始溫度不一致，可先進行一次穩(wěn)態(tài)熱分析，然后把穩(wěn)態(tài)熱分析的溫度場結(jié)果作為瞬態(tài)熱分析的初始溫度。在本例中，結(jié)構(gòu)的初始溫度均勻一致，為190.7℃。
圖6 瞬態(tài)溫度場（1s）
圖7 瞬態(tài)溫度場（10s）
圖8 瞬態(tài)溫度場（40s）
圖6到圖8給出了不同時間下的瞬態(tài)溫度場云圖，取管子內(nèi)表面為路徑，可以得到不同時刻的溫度分布情況，如圖9所示。圖中橫坐標為到零時刻冷熱水交界面的距離。可以看出，0.2s、0.5s、1s時的溫度曲線呈現(xiàn)明顯的臺階狀（這是由于熱分析邊界條件采用與時間步對應(yīng)的階越方式，如果時間步足夠小，臺階將消失）。同時，2s、5s、10s、40s的溫度曲線在與管板連接區(qū)域有明顯的“凸臺”，這是因為管板將熱量源源不斷地傳送到水管上。在40s時，溫度逐漸趨于穩(wěn)定。
圖10 給水管內(nèi)壁溫度分布曲線
圖11 給水管內(nèi)壁應(yīng)力強度分布曲線
圖10給出了1s、2s、5s、10s、40s時給水管內(nèi)壁的應(yīng)力強度曲線。與圖9的情況類似，最終的應(yīng)力峰值出現(xiàn)在與管板交界的區(qū)域。圖11為300s時的應(yīng)力強度云圖，屈服區(qū)域明顯變大，最大應(yīng)力強度增加至332.34MPa，比連續(xù)給水時高出16%。
圖12 300s時瞬態(tài)應(yīng)力場（應(yīng)力強度）
算例源文件見付費內(nèi)容
展開 技術(shù)鄰Ansys培訓(xùn)如何快速掌握熱應(yīng)力核心技能？
技術(shù)鄰Ansys定制培訓(xùn)可使工程師30天內(nèi)獨立完成熱應(yīng)力分析項目，方案落地率達85%，已累計為汽車、機械、新能源等10余個行業(yè)培養(yǎng)12000+專業(yè)人才，成為企業(yè)突破熱應(yīng)力技術(shù)瓶頸的核心助力。
在工業(yè)研發(fā)中，Ansys熱應(yīng)力分析技術(shù)的價值已得到廣泛認可，但企業(yè)工程師普遍面臨“會操作軟件不會解決實際問題”“懂理論卻不懂工況適配”的痛點——某新能源企業(yè)調(diào)研顯示，未接受專業(yè)培訓(xùn)的工程師，完成一個電池包熱應(yīng)力分析項目平均需15天，且方案落地率僅30%。針對這一行業(yè)困境，技術(shù)鄰基于8年企業(yè)培訓(xùn)經(jīng)驗，打造了“需求溝通-模型提交-分析培訓(xùn)-售后保障”一站式Ansys定制培訓(xùn)體系，學(xué)員滿意度達95%以上，徹底打破“技術(shù)學(xué)習(xí)與工程實踐脫節(jié)”的壁壘。
培訓(xùn)特色精準直擊企業(yè)核心需求，區(qū)別于通用類培訓(xùn)的“泛化教學(xué)”。
其一，一對一定制服務(wù)貫穿全程：培訓(xùn)啟動前，專屬專員與企業(yè)技術(shù)負責(zé)人進行2-3輪深度溝通，明確產(chǎn)品類型（如機械框架、新能源電池包）、研發(fā)痛點（如熱疲勞失效、熱失控防護）及培訓(xùn)目標（如獨立完成仿真項目、輸出優(yōu)化方案），結(jié)合企業(yè)實際工況定制課程內(nèi)容。數(shù)據(jù)顯示，這種定制化方案使知識吸收率比通用培訓(xùn)高42%，遠超行業(yè)平均水平。
其二，實戰(zhàn)化教學(xué)模式確保“學(xué)完即能用”：學(xué)員需提交企業(yè)真實項目的3D模型、材料參數(shù)及工況數(shù)據(jù)，講師將這些實際數(shù)據(jù)融入每一個教學(xué)環(huán)節(jié)，從模型簡化（刪除非關(guān)鍵特征以提升仿真效率）、網(wǎng)格劃分（結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格占比優(yōu)化至80%以上）、邊界條件設(shè)置（結(jié)合實驗數(shù)據(jù)反推對流換熱系數(shù)）到結(jié)果解讀，全程復(fù)刻企業(yè)真實工作流程。據(jù)技術(shù)鄰統(tǒng)計，90%學(xué)員可在培訓(xùn)后1個月內(nèi)獨立完成簡單熱應(yīng)力分析項目，60%能直接解決企業(yè)研發(fā)中的實際熱應(yīng)力問題。
展開 
干貨 | ANSYS激光焊接過程熱應(yīng)力仿真應(yīng)用
激光焊接具有功率密度高、熱影響區(qū)和熱變形小、焊縫深寬比大、焊接質(zhì)量高等許多優(yōu)點，此外，激光焊接還具有加工區(qū)域細小、能量密度高、熱源易控制、熱影響區(qū)窄等特點。因此，激光焊接是鋼/鋁異種金屬的理想焊接方法。
利用Ansys Workbench仿真平臺可直接對焊接過程進行熱固耦合數(shù)值求解，進而得到給定工藝參數(shù)條件下的溫度場和應(yīng)力場分布。示意簡單模型如下：
幾何模型
仿真過程中，對于模型三個部件，采用掃描方法劃分六面體網(wǎng)格，板材厚度方向上，定義三層網(wǎng)格以捕捉彎曲變形效果；材料選用普通結(jié)構(gòu)鋼。
網(wǎng)格模型
1.激光焊過程瞬態(tài)熱分析
為了仿真激光焊接過程產(chǎn)生的熱場分布，必須建立精確地?zé)嵩础τ谶@種移動熱源施加問題，可以借助ANSYS軟件的ACT工具“Moving_Heat_Flux”實現(xiàn)高斯熱源載荷設(shè)置：移動熱流率或移動熱能量兩種方式。
移動熱流率源載荷：
熱動熱能量源載荷：
本案例中，采用移動熱流率載荷，熱源移動速度為5 mm/s，從初始時刻起，作用總時間44 s，激光能流量強度為7.5 w/mm2，作用區(qū)域半徑5 mm。結(jié)構(gòu)外表面設(shè)置對流換熱條件，環(huán)境溫度22度。
展開 基于ANSYS的U形波紋管熱應(yīng)力分析
本文基于非線性有限元理論,針對波紋管軸向剛度大,徑向剛度小,能承受較大的軸向位移和一定的內(nèi)、外壓力的特點,采用ANSYS有限元軟件首次對整體波紋管進行熱-應(yīng)力耦合分析,研究波紋管在交變載荷和溫度場的作用下剛度與位移、應(yīng)力應(yīng)變情況,并預(yù)測波紋管的疲勞壽命
基于ANSYS的U形波紋管熱應(yīng)力分析.pdf
ANSYS兩厚壁筒熱應(yīng)力分析(間接耦合)
ANSYS幫助文檔中可以查到很多專門用于直接耦合分析的耦合單元。
熱結(jié)構(gòu)間接耦合分析主要包括如下幾個步驟：
第一步：進行溫度場分析的前處理并寫溫度場物理分析文件
第二步：進行結(jié)構(gòu)場分析的前處理并寫結(jié)構(gòu)場物理分析文件
第三步：讀取溫度場物理分析文件進行求解和后處理
第四步：讀取結(jié)構(gòu)場物理分析文件并讀取溫度場計算結(jié)果進行結(jié)構(gòu)場求解和后處理
問題描述：
如下圖二維界面圖所示。A1為鋼筒截面，內(nèi)徑0.1875，外徑0.4，高0.05，熱傳導(dǎo)系數(shù)2.2。A2為鋁筒截面，內(nèi)徑0.4，外徑0.6，高0.05。鋼筒內(nèi)壁溫度200，鋁筒外壁70，熱傳導(dǎo)系數(shù)10.8。參考溫度70。兩截面的下邊線Y方向為0位移約束，其余三邊施加位移耦合。求取兩筒的穩(wěn)態(tài)應(yīng)力分布情況。
熱分析結(jié)果：
筒截面溫度分布云圖
結(jié)構(gòu)分析結(jié)果：
擴展后的等效應(yīng)力分布云圖
命令流文件：
FINISH
/FILNAME,Exercise ! 定義分析文件名
! 第一步：進行溫度場分析的前處理并寫溫度場物理分析文件
/prep7 ! 進入前處理器
et,1,plane77,,,1 ! 選擇PLANE77熱分析單元并設(shè)置為軸對稱分析
mp,kxx,1,2.2 ! 定義鋼筒熱傳導(dǎo)系數(shù)
mp,kxx,2,10.8 ! 定義鋁筒熱傳導(dǎo)系數(shù)
rectng,.1875,.4,0,.05 ! 建立鋼筒幾何模型
rectng,.4,.6,0,.05 !建立鋁筒幾何模型
aglue, all ! 粘接各矩形
numcmp,area !
展開 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
9.對模型進行網(wǎng)格劃分并運行瞬態(tài)結(jié)構(gòu)仿真，輸出應(yīng)力結(jié)果云圖，該圖顯示了應(yīng)力隨時間的變化情況。
總結(jié)
本次分析成功執(zhí)行了 PCB 組件的瞬態(tài)熱-順序耦合仿真。通過將瞬態(tài)熱分析得到的溫度時程作為載荷，輸入至瞬態(tài)結(jié)構(gòu)分析中，直接觀察并獲得了關(guān)鍵元器件的熱應(yīng)力隨時間變化的響應(yīng)。
仿真結(jié)果直觀展示了在功率加載或環(huán)境變化的瞬態(tài)過程中，熱應(yīng)力如何隨溫度場同步演變，清晰地揭示了應(yīng)力集中區(qū)域的動態(tài)形成過程與峰值時刻。這為評估元件在真實波動工況下的瞬態(tài)力學(xué)負載與潛在風(fēng)險提供了直接的依據(jù)。
本次分析有效完成了從動態(tài)熱輸入到動態(tài)應(yīng)力輸出的因果鏈路驗證，為后續(xù)的簡易可靠性評估與設(shè)計改進提供了核心的觀測數(shù)據(jù)。
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