ansys瞬態熱應力耦合的案例
Ansys 案例研究 | 瞬態熱力耦合分析—PCB 組件上的熱應力生成
9.對模型進行網格劃分并運行瞬態結構仿真，輸出應力結果云圖，該圖顯示了應力隨時間的變化情況。
總結
本次分析成功執行了 PCB 組件的瞬態熱-順序耦合仿真。通過將瞬態熱分析得到的溫度時程作為載荷，輸入至瞬態結構分析中，直接觀察并獲得了關鍵元器件的熱應力隨時間變化的響應。
仿真結果直觀展示了在功率加載或環境變化的瞬態過程中，熱應力如何隨溫度場同步演變，清晰地揭示了應力集中區域的動態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力學負載與潛在風險提供了直接的依據。
本次分析有效完成了從動態熱輸入到動態應力輸出的因果鏈路驗證，為后續的簡易可靠性評估與設計改進提供了核心的觀測數據。
展開 ansys18.2焊接過程分析瞬態熱分析熱應力分析 ￥8.88
ansys18.2焊接過程分析
移動熱源通過插件實現
基于Ansys WB耦合場瞬態模塊的熱-力耦合分析（案例：剎車盤）
基于Ansys WB耦合場瞬態模塊的熱-力耦合分析
1、引言
熱-力耦合分析根據其耦合的方式一般分為順序耦合和完全耦合；順序耦合是單向的，如已知溫度計算結構體的變形、應力、應變等；而完全耦合是雙向的，如剎車盤制動過程，盤片與摩擦片的摩擦生熱，熱又導致盤片變形，變形的盤片進一步影響盤片和摩擦片的接觸關系，又進一步的影響摩擦生熱，即力→熱→力→......熱力雙向耦合。
隨著Workbench軟件的更新，再2020以后的版本中加入了耦合場分析模塊，無論是順序耦合和完全耦合，均不需要插入命令流，大大簡化了分析流程。本文采用耦合場瞬態模塊進行完全熱-力耦合分析。
圖1 WB耦合場模塊
2、三維模型搭建與網格劃分
利用solidworks對剎車盤進行三維模型的搭建，摩擦片距剎車盤預定距離為1mm，如圖2所示，導入Hypermesh中進行幾何清理（將小孔、窄邊等進行優化）和網格劃分，如圖3所示，值得注意的是WB對.inp格式（Abaqus）的網格兼容性較好，因此Hypermesh導出網格類型為Abaqus的.inp文件。在這里不再過多的介紹前處理部分，主要針對耦合場的搭建與分析。
圖2剎車盤三維模型
圖3 剎車盤網格劃分
3、耦合場分析搭建
從外部導入.inp網格文件，搭建分析流程，如圖4所示。
圖4 分析流程搭建
3.1 材料定義
材料屬性的定義，參考論文[1]所給出的參數，如下表所示。
對于熱力耦合分析，比熱容、線膨脹系數、熱傳導系數是三個必要的熱力學參數。
展開 ANSYS workbench錐形透鏡瞬態熱應力分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習錐形透鏡的三維模型處理
2、學習線瞬態熱結構耦合分析步的建立
3、學習錐形透鏡熱結構耦合分析的載荷施加
4、學習錐形透鏡熱結構耦合載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 錐形透鏡瞬態熱應力分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
ANSYS workbench 小塊熱結構耦合瞬態動力學分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學習小塊移動的三維模型處理
2、學習小塊移動非線性接觸相關的接觸設置
3、學習非線性熱結構耦合動力學分析步的建立
4、學習小塊移動熱結構耦合動力學分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 小塊移動熱結構耦合動力學分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
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展開 ansys經典界面-熱應力耦合分析（壓力容器）
“ansys經典界面”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，但是對于初學者而言，尤其是像剛剛入門的研究生而言，確實是了解有限元分析流程的一把利器。
ANSYS兩厚壁筒熱應力分析(間接耦合)
前言：
間接耦合分析與直接耦合分析的一個很大的區別是單元選擇問題。間接耦合分析時針對單一的物理場選取合適的單元即可，在另一個物理場情況下更改單元類型即可。而直接耦合分析選擇單元時需要保證該單元具有所需的所有自由度。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。
熱結構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：進行結構場分析的前處理并寫結構場物理分析文件
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：讀取結構場物理分析文件并讀取溫度場計算結果進行結構場求解和后處理
問題描述：
如下圖二維界面圖所示。A1為鋼筒截面，內徑0.1875，外徑0.4，高0.05，熱傳導系數2.2。A2為鋁筒截面，內徑0.4，外徑0.6，高0.05。鋼筒內壁溫度200，鋁筒外壁70，熱傳導系數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。求取兩筒的穩態應力分布情況。
熱分析結果：
筒截面溫度分布云圖
結構分析結果：
擴展后的等效應力分布云圖
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熱分析單元并設置為軸對稱分析
mp,kxx,1,2.2 ! 定義鋼筒熱傳導系數
mp,kxx,2,10.8 ! 定義鋁筒熱傳導系數
rectng,.1875,.4,0,.05 !
展開 基于HyperWorks的瞬態熱-固耦合分析 ￥20
前言：HyperWorks具有強大的傳熱分析能力，其操作過程也并不復雜，只需要搞懂一些卡片的設置含義，按照既定的步驟進行操作，就可以實現熱傳遞分析了。本次仿真選擇彎管模型，通過對彎管的一端施加熱源，得到彎管的溫度場隨時間的變化云圖，又由于彎管內積攢的熱能無法在短時間內散出，故會產生熱應力及位移變化，通過仿真后處理可以得到彎管的熱應力分布情況以及隨著時間的變化，彎管內的熱傳遞情況。
一、傳熱分析基本概念
1、熱傳遞方式
熱傳遞共有三種傳遞方式，分別是熱傳導、熱對流和熱輻射。本次仿真中主要用到前兩種熱傳遞方法。
熱傳導是熱量從系統的一部分傳導到另一部分或由一個系統傳導到另一個系統的現象，通常發生在固體中；熱對流是液體或氣體中較熱部分和較冷部分之間通過循環流動使溫度趨于均勻的過程。
2、熱—固耦合分析
熱固耦合的基本思路是先進行熱傳導分析以獲取結構的溫度場，這個溫度場將作為結構分析的載荷的一部分，耦合分析將按照嚴格的順序進行，通常會先進行熱分析，熱分析影響后續的結構分析，而結構分析對熱分析則沒有影響。
3、常用的熱學材料參數
Thermal expansion coeffcient：熱膨脹系數[A]
Thermal conductivity：熱導率[K]
Heat transfer coefficient：熱傳遞系數[H]
Heat capacity at constant pressure：恒定壓力下的熱容量[CP]
二、有限元建模
本次仿真主要關注1、通過熱源加載進行瞬態熱傳遞過程2、自由對流散熱分析3、熱—固耦合時結構內應力及位移情況。通過本次仿真，你可以學到物體隨著時間的推移，由于外部熱輸入和自然冷卻作用下的溫度變化過程，以及結構受熱應力作用下自身的應力及位移變形情況。
展開 Workbench瞬態熱應力仿真
Workbench除了做穩態熱應力變形，還可以做瞬態熱應力變形。熱雙金有兩個熱膨脹系數不同的金屬組成，熱膨脹系數越大，其為主動層，帶動被動層受熱彎曲。
通過workbench瞬態熱模塊和瞬態結構模塊可模擬該類情景。若考慮空氣對流對熱雙金表面溫度分布的影響，可使用Fluent與瞬態結構模塊進行熱應力仿真。Workbench仿真搭建流程如下所示，
現假設兩個熱雙金體功耗不同，主動層更大，在Fluent計算熱雙金瞬態溫度分布；接著將結果導入到瞬態結構模塊；最后設置約束，這樣搭建完整的瞬態熱應力仿真操作流程。
1-120s的仿真結果如下圖所示
僅為演示，提供一定參考意義。
展開 管道的熱固耦合計算及管道熱應力分析!
右鍵單擊Solution 插入總變形和應力。單擊solve 進行求解。
圖25 結構靜力學計算中導入溫度
圖26 溫度對管道造成的應力
圖27 溫度導致管道的變形
來源：百度文庫
瞬態熱應力分析例子
定義熱膨脹系數
!
TB,MISO,1,10,3 ！定義隨溫度變化的應力-應變關系
TBTEMP,20 ！20度時的應力-應變關系
TBPT,,fy/exx,fy
TBPT,,0.02,fy
TBPT,,0.15,fy
!
TBTEMP,100 ！100度時的應力-應變關系
TBPT,,fy/exx,fy
TBPT,,0.02,fy
TBPT,,0.15,fy
!
TBTEMP,200 ！200度時的應力-應變關系
TBPT,,0.807*fy/(0.9*exx),0.807*fy
TBPT,,0.02,fy
TBPT,,0.15,fy
!
TBTEMP,300 ！300度時的應力-應變關系
TBPT,,0.613*fy/(0.8*exx),0.613*fy
TBPT,,0.02,fy
TBPT,,0.15,fy
!
TBTEMP,400 ！400度時的應力-應變關系
TBPT,,0.420*fy/(0.7*exx),0.420*fy
TBPT,,0.02,fy
TBPT,,0.15,fy
!
TBTEMP,500 ！500度時的應力-應變關系
TBPT,,0.360*fy/(0.6*exx),0.360*fy
TBPT,,0.02,0.780*fy
TBPT,,0.15,0.780*fy
!
TBTEMP,600 ！600度時的應力-應變關系
TBPT,,0.180*fy/(0.310*exx),0.180*fy
TBPT,,0.02,0.470*fy
TBPT,,0.15,0.470*fy
!
TBTEMP,700 ！
展開 
【11月15-16日 上海】ANSYS官方培訓—PCB熱-應力可靠性和多場耦合分析培訓班
PCB熱-應力可靠性和多場耦合分析培訓班
培訓背景
電路的集成規模越來越大，I/O數越來越多，PCB互連密度不斷加大，隨之帶來許多PCB及集成電路封裝可靠性問題。ANSYS專門針對PCB設計分析解決方案，可以快速從ECAD中直接導入PCB熱物參數，從而能在Mechanical中進行準確的PCB板熱力、疲勞、隨機振動、跌落等可靠性問題的仿真。ANSYS針對集成電路封裝也提供強大解決方案，可以快速準確進行集成電路熱應力問題、封裝翹曲、焊球疲勞問題、裂紋預測及擴展等可靠性分析。
本次培訓從解決PCB及集成電路封裝結構可靠性基礎功能入手，逐步深入到ANSYS解決PCB及集成電路封裝結構可靠性高級解決方案，并將演示國外專家解決集成電路封裝可靠性問題的多層次模型方案。
為了解決集成電路封裝結構可靠性仿真需求，提升相關科技工作者的技術水平，普及ANSYS軟件高級功能。因此，ANSYS公司特開辦“PCB熱-應力可靠性和多場耦合分析培訓班”。
培訓合格者發放ANSYS技術培訓認證證書。
展開 ANSYS workbench 芯片瞬態熱分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習芯片的三維模型處理
2、學習芯片瞬態熱分析步的建立
3、學習芯片瞬態熱分析的載荷施加
4、學習芯片瞬態熱的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 芯片瞬態熱分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
熱應力耦合分析材料
間接法熱應力耦合分析練習.rar
耦合場分析_熱應力.rar
ANSYS workbench水瓶降溫瞬態熱分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習水瓶的三維模型處理
2、學習水瓶降溫瞬態熱分析步的建立
3、學習水瓶降溫瞬態熱分析的載荷施加
4、學習水瓶降溫瞬態熱的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 水瓶降溫瞬態熱分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
