另一項挑戰，是芯片中的機械應力，因為復雜結構在裝配和運行過程中會經歷熱膨脹和收縮，產生應力誘導的參數漂移，從而影響可靠性和電氣性能。 系統設計涵蓋從納米級晶體管到厘米級封裝以及更廣泛的范圍，因此，多尺度物理挑戰也變得越來越重要。

Ansys Motor-CAD電機設計工具是一款專用解決方案，可用于在整個扭矩-速度范圍內對電機進行多物理場仿真。利用該工具，用戶能夠在同一個用戶界面中評估電磁、熱和機械性能。將電磁和機械模塊集成到Motor-CAD軟件中，可實現快速NVH分析，從而促進電機設計的迭代優化。這種方法使用戶能夠調整關鍵設計參數（例如繞組配置、轉子和定子幾何結構以及結構材料），并快速評估其對NVH性能的影響。

在針對AR眼鏡的“可靠性馬拉松”測試中，快速溫變箱以30℃/min的速率模擬60℃暴曬，精準復現了金屬邊框的熱膨脹效應 。同時，通過-40℃←→80℃的交叉循環，有效暴露了光波導模組的膠水失效與鍍層色偏問題，幫助研發團隊將耐溫等級提升至105℃ 。

Ansys中的溫度場仿真還是很多模塊的，如下圖所示 ANSYS Workbench中的溫度場仿真還是很多模塊的，ANSYS Workbench 中用于溫度場計算的核心模塊包括穩態熱分析（Steady-State Thermal）、瞬態熱分析（Transient Thermal）、Fluent（流體傳熱）、Electrothermal（熱電耦合）、Thermal-Structural

圖1：具有寬齒底的定子 圖2比較了未調諧的Motor-CAD等效輻射功率（ERP）水平與圖1所示電機在Ansys Mechanical結構有限元分析（FEA）軟件中的結果。Motor-CAD解析模型可準確預測由三階力諧波激勵的第0階模態（膨脹模態）。然而，由于寬齒底對定子軛剛度的影響，它無法有效預測由二階力諧波分量激勵的第6階模態（六邊形模態）。

這些晶體管可根據需要控制熱流，從而有可能將散熱定向到所需的位置，而不是為整個芯片散熱。 仿真功能和效率的持續發展，是熱管理領域最有效、最具影響力的改進。這類軟件將集成AI，改進其與設計系統的集成，提高用戶工作效率，并進一步結合物理特性，同時充分利用帶來的更高算力。

“沒接觸過有限元理論，怕聽不懂公式推導”“只會打開Ansys軟件畫簡單模型，不知道怎么開展熱應力分析”“擔心課程太復雜，學完還是不會做自己的項目”——這是絕大多數零基礎學習者面對Ansys熱應力分析時的普遍顧慮。

某儲能企業工程師在培訓中，曾誤將電池熱膨脹系數設為鋼的參數（13×10^-6/℃），講師當場指出應改為鋁合金的23×10^-6/℃，避免后續計算偏差，一次就得到合格結果。這種“零試錯”模式，大幅減少企業算力消耗與時間浪費。

大多數參與渦輪機設計的熱工程師和機械工程師都采用通用多物理場仿真工具，如Ansys Mechanical結構有限元分析（FEA）軟件，以捕獲渦輪機中每個組件和總成的靜態、動態和振動行為。這包括對軸承、二次冷卻、轉子動力學、輪盤應力、葉片應力、耐用性和熱應力進行仿真。

Ansys高級產品專家 基于Ansys Icepak的智駕芯片熱管理及域控熱設計 李志偉 北京地平線信息技術有限公司 結構散熱團隊負責人 基于 Ansys HFSS+Circuit 的 LPDDR4X EMI仿真 Vector Cheng 恩智浦半導體系統工程師