ansys瞬態(tài)磁熱耦合
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-08
ansys瞬態(tài)磁熱耦合的實例教程
基于Ansys WB耦合場瞬態(tài)模塊的熱-力耦合分析
1、引言
熱-力耦合分析根據(jù)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(jié)構(gòu)體的變形、應(yīng)力、應(yīng)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(guān)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(tài)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(wǎng)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(yōu)化）和網(wǎng)格劃分，如圖3所示，值得注意的是WB對.inp格式（Abaqus）的網(wǎng)格兼容性較好，因此Hypermesh導出網(wǎng)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(wǎng)格劃分
3、耦合場分析搭建
從外部導入.inp網(wǎng)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(shù)，如下表所示。
對于熱力耦合分析，比熱容、線膨脹系數(shù)、熱傳導系數(shù)是三個必要的熱力學參數(shù)。
展開 過高的溫度或頻繁的溫度波動會引發(fā)材料老化、信號失真，并因材料間熱膨脹系數(shù)不匹配而產(chǎn)生熱應(yīng)力，最終導致焊點開裂、器件失效等故障。因此，評估 PCB 可靠性必須進行瞬態(tài)熱力耦合分析，即先分析動態(tài)溫度場，再計算由此產(chǎn)生的熱應(yīng)力。
目標
通過高保真建模仿真，系統(tǒng)觀察并量化印刷電路板（PCB）上關(guān)鍵元器件在瞬態(tài)熱載荷作用下的力學響應(yīng)與應(yīng)力表現(xiàn)。
方法闡述
本研究采用瞬態(tài)熱-力順序耦合仿真方法。首先，基于元件的真實功耗曲線與環(huán)境邊界條件，進行高精度瞬態(tài)熱分析，獲取從啟動、負載變動到穩(wěn)態(tài)的全過程溫度場時序數(shù)據(jù)。隨后，將該瞬態(tài)溫度場作為體載荷映射至結(jié)構(gòu)模型，通過有限元分析求解其引發(fā)的熱應(yīng)力與應(yīng)變場。
仿真步驟
1.打開 ANSYS Workbench，創(chuàng)建“瞬態(tài)熱力學系統(tǒng)（Transient Thermal System）”。
2.關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)分析，將“瞬態(tài)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)（Transient Structural System）”拖拽至瞬態(tài)熱力學系統(tǒng)的求解（Solution）單元格上，實現(xiàn)兩個分析系統(tǒng)間四個單元的共享。
3.定義部件的材料屬性，此處示例使用的是鋼，實際應(yīng)用中應(yīng)需根據(jù)真實材料設(shè)置參數(shù)。
4.導入模型，其效果如圖所示。
5.分配材料至幾何體。
6.在模型上施加相關(guān)的熱邊界條件，如圖 2 所示。
7.求解該模型，然后將本次分析結(jié)束時刻或每個時間步的溫度作為初始體溫度輸入到瞬態(tài)結(jié)構(gòu)分析中（如圖 3 所示）。用戶可以從瞬態(tài)熱分析的溫度圖表中復制并粘貼源時間（Source Time）和分析時間（Analysis Time）的數(shù)據(jù)。
展開 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(guān)的接觸設(shè)置
3、學習非線性熱結(jié)構(gòu)耦合動力學分析步的建立
4、學習小塊移動熱結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)耦合動力學分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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ansys瞬態(tài)磁熱耦合的最新內(nèi)容
概述
PCB 組件在工作時產(chǎn)生的熱量會直接影響其電性能與長期可靠性。過高的溫度或頻繁的溫度波動會引發(fā)材料老化、信號失真，并因材料間熱膨脹系數(shù)不匹配而產(chǎn)生熱應(yīng)力，最終導致焊點開裂、器件失效等故障。因此，評估 PCB 可靠性必須進行瞬態(tài)熱力耦合分析，即先分析動態(tài)溫度場，再計算由此產(chǎn)生的熱應(yīng)力。
目標
通過高保真建模仿真，系統(tǒng)觀察并量化印刷電路板（PCB）上關(guān)鍵元器件在瞬態(tài)熱載荷作用下的力學響應(yīng)與應(yīng)力表現(xiàn)
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(guān)的接觸設(shè)置
3、學習非線性熱結(jié)構(gòu)耦合動力學分析步的建立
4、學習小塊移動熱結(jié)構(gòu)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
基于Ansys WB耦合場瞬態(tài)模塊的熱-力耦合分析
1、引言
熱-力耦合分析根據(jù)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(jié)構(gòu)體的變形、應(yīng)力、應(yīng)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(guān)系，又進一步的影響摩擦生熱，即力→熱→力→......熱力雙向耦合
