ansys仿真塞貝克效應(yīng)的案例
Ansys | 基于熱效應(yīng)的形狀記憶合金脊柱間隔器仿真分析
形狀記憶合金（SMA）能夠在發(fā)生大變形后不產(chǎn)生殘余應(yīng)變（偽彈性），并且可以通過(guò)溫度變化從大變形中恢復(fù)（形狀記憶效應(yīng)）。偽彈性和形狀記憶效應(yīng)使其特別適用于航空航天、生物醫(yī)學(xué)和結(jié)構(gòu)工程等領(lǐng)域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過(guò)程。
目標(biāo)
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應(yīng)的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創(chuàng)建靜力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。定義形狀記憶合金的材料屬性（表 1）。
表 1. 脊柱間隔器材料屬性
2、導(dǎo)入幾何模型。脊柱間隔器植入物的幾何形狀如圖 1 所示。由于對(duì)稱性，僅創(chuàng)建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對(duì)幾何體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
圖 1. 四分之一間隔器幾何模型示意圖
3、定義分析設(shè)置和邊界條件。共創(chuàng)建六個(gè)分析步。
3.1 第一步，在剛性板上施加-3.375mm 的位移以壓縮脊柱間隔器；第二步開(kāi)始時(shí)，移除位移，使間隔器可以自由變形。
3.2 從第三步開(kāi)始施加熱載荷，溫度從23.85℃ 升高到 37.85℃。在此期間，由于未發(fā)生相變，間隔器的形狀保持不變。第四步，溫度從 37.85℃ 升高到 50.85℃，由于此步中未發(fā)生主要的相變，計(jì)算再次快速收斂。第五步，溫度升高到 51.85℃，收斂速度變慢，大部分形狀恢復(fù)發(fā)生在此步中。第六步，將溫度冷卻至 37.85℃，間隔器的形狀保持不變。
圖 2. 溫度條件示意圖
4、運(yùn)行仿真。不同溫度下間隔器的變形和應(yīng)力云圖如圖3所示。
圖 3.
展開(kāi) 基于ANSYS的霍爾效應(yīng)的仿真分析 ￥288
基于ANSYS的霍爾效應(yīng)的仿真分析
作者：大龍貓 fwz0703@163.com
霍爾效應(yīng)是電磁效應(yīng)的一種，這種效應(yīng)在傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用，目前主要用于測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度。霍爾效應(yīng)是導(dǎo)電材料中的電流與磁場(chǎng)的相互作用，而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的一種效應(yīng)。
這個(gè)導(dǎo)電材料通常是半導(dǎo)體材料，將半導(dǎo)體材料接入一個(gè)電源中，形成一個(gè)回路，此時(shí)電路中就存在電荷的定向移動(dòng)，如下圖：
當(dāng)該導(dǎo)體處于磁場(chǎng)中，電荷就會(huì)在洛倫茲力的作用下，其路徑發(fā)生偏移，電荷偏移之后形成電場(chǎng)，那么在兩側(cè)就會(huì)形成電壓，如圖所示
其理論公式如下所示，
其中E為電場(chǎng)強(qiáng)度，e為電荷量，n為帶電粒子數(shù)量，B磁感應(yīng)強(qiáng)度，V粒子速度
達(dá)到平衡后，
取 Rh=1/ne
為霍爾系數(shù)，是跟霍爾材料有關(guān)的一個(gè)系數(shù)，就得到霍爾效應(yīng)的核心公式：
可以看到電壓是正比于磁場(chǎng)強(qiáng)度，所以，當(dāng)傳感器形狀確定以后，其通電電流確定后，那么磁場(chǎng)越強(qiáng)，其感應(yīng)電壓越大，所以霍爾效應(yīng)傳感器能夠應(yīng)用到磁場(chǎng)測(cè)量中。
那么ANSYS中我們可以仿真這個(gè)現(xiàn)象嗎？當(dāng)然可以，萬(wàn)能的ANSYS可以計(jì)算這個(gè)現(xiàn)象，下面簡(jiǎn)單描述其流程。
1.首先建立模型，模型如圖所示，這種結(jié)構(gòu)主要是為了仿真需要，因?yàn)橐粋?cè)通電，產(chǎn)生電流，另一側(cè)是測(cè)試電壓，通過(guò)提取結(jié)果數(shù)據(jù)來(lái)獲取，側(cè)面的體形是為了電路中電流的合流，因?yàn)閷?shí)際的電路就是一根測(cè)試導(dǎo)線來(lái)連接半導(dǎo)體。
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形狀記憶合金（SMA）能夠在發(fā)生大變形后不產(chǎn)生殘余應(yīng)變（偽彈性），并且可以通過(guò)溫度變化從大變形中恢復(fù)（形狀記憶效應(yīng)）。偽彈性和形狀記憶效應(yīng)使其特別適用于航空航天、生物醫(yī)學(xué)和結(jié)構(gòu)工程等領(lǐng)域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過(guò)程。
目標(biāo)
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應(yīng)的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創(chuàng)建靜力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。定義形狀記憶合金的材料屬性（表 1）。
表 1. 脊柱間隔器材料屬性
2、導(dǎo)入幾何模型。脊柱間隔器植入物的幾何形狀如圖 1 所示。由于對(duì)稱性，僅創(chuàng)建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對(duì)幾何體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
圖 1. 四分之一間隔器幾何模型示意圖
3、定義分析設(shè)置和邊界條件。共創(chuàng)建六個(gè)分析步。
3.1 第一步，在剛性板上施加-3.375mm 的位移以壓縮脊柱間隔器；第二步開(kāi)始時(shí)，移除位移，使間隔器可以自由變形。
3.2 從第三步開(kāi)始施加熱載荷，溫度從23.85℃ 升高到 37.85℃。在此期間，由于未發(fā)生相變，間隔器的形狀保持不變。第四步，溫度從 37.85℃ 升高到 50.85℃，由于此步中未發(fā)生主要的相變，計(jì)算再次快速收斂。第五步，溫度升高到 51.85℃，收斂速度變慢，大部分形狀恢復(fù)發(fā)生在此步中。第六步，將溫度冷卻至 37.85℃，間隔器的形狀保持不變。
圖 2. 溫度條件示意圖
4、運(yùn)行仿真。不同溫度下間隔器的變形和應(yīng)力云圖如圖3所示。
圖 3.
展開(kāi) 仿真實(shí)例：復(fù)材的雷擊直接效應(yīng)仿真（熱仿真部分）
作者 | Wang Yuanteng
上期我們介紹了雷擊直接效應(yīng)仿真電磁部分，設(shè)置了磁場(chǎng)、電流及歐姆損耗監(jiān)視器并拿到了相應(yīng)的結(jié)果。為了計(jì)算雷擊所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，我們將使用瞬態(tài)熱求解器Transient Thermal Solver進(jìn)行計(jì)算。另外，還需考慮到熱源，下面我們具體來(lái)看是如何進(jìn)行仿真的。
1.在電磁仿真工程上設(shè)置avg_ohmic_loss監(jiān)視器。這里我們?cè)O(shè)定計(jì)算0-1μs的熱效應(yīng)，因此設(shè)置10個(gè)起始點(diǎn)不同，時(shí)間長(zhǎng)度0.1μs的監(jiān)視器。
在后處理設(shè)置Thermal>thermal loss calculation
點(diǎn)擊開(kāi)始仿真。
拿到avg_ohmic_loss仿真結(jié)果之一如下：
2.創(chuàng)建熱仿真，單擊Simulation Project>All Block as 3D Model，在彈出對(duì)話框輸入名稱及選擇工程和求解器類(lèi)型。
3.在新工程中設(shè)置Sources and Loads>Thermal Losses，只需在Project中選中原電磁仿真工程，Source field和loss等信息自動(dòng)被填寫(xiě)，選擇value將我們?cè)O(shè)置的10個(gè)avg_ohmic_loss一一導(dǎo)入。
4.求解器設(shè)置。將Simulation duration設(shè)為1μs，假設(shè)環(huán)境溫度為-50℃（1萬(wàn)米高空）。
設(shè)置激勵(lì)，勾選所有熱源，依次設(shè)置Time shift（如下），點(diǎn)擊signal>new signal建立hold信號(hào)，保持時(shí)間0.1μs。
選擇通過(guò)Preview可以看到不同時(shí)間在激勵(lì)不同熱源。
展開(kāi) 
設(shè)計(jì)仿真 | 直播預(yù)告-借助CFD仿真技術(shù)高效模擬城市熱島效應(yīng)
城市熱島效應(yīng)頻發(fā)，對(duì)自然氣候、人類(lèi)能源消耗和身心健康都有著重要影響。熱島效應(yīng)的數(shù)值模擬具有現(xiàn)實(shí)意義，但其模擬尺度較大，影響因素復(fù)雜，涉及到對(duì)流，換熱，植被蒸騰，太陽(yáng)輻射等因素，無(wú)法輕易實(shí)現(xiàn)。Cradle CFD 軟件因其獨(dú)特的高魯棒性像素網(wǎng)格和基于結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的高速求解技術(shù)，能對(duì)城市熱島效應(yīng)進(jìn)行快速、高保真模擬仿真，并能借助CFD仿真技術(shù)高效設(shè)計(jì)建筑環(huán)境、暖通空調(diào)與潔凈系統(tǒng)來(lái)指導(dǎo)改善熱島效應(yīng)。
本期海克斯康直播講堂請(qǐng)到了CFD仿真工程師吳昌講師，他將為大家?guī)?lái)“借助CFD仿真技術(shù)高效模擬城市熱島效應(yīng)”為主題的專題直播，通過(guò)對(duì)行業(yè)痛點(diǎn)、技術(shù)難點(diǎn)及具體案例的深入解析，全面闡述城市熱島效應(yīng)的模擬仿真解決方案。
展開(kāi) 求助comsol熱釋電效應(yīng)仿真
我想復(fù)現(xiàn)一篇文章中鈮酸鋰塊材的熱釋電電勢(shì)，但是不熟悉操作，請(qǐng)問(wèn)有人可以幫忙指導(dǎo)嗎？（有償
基于壓阻效應(yīng)的電熔接頭損傷監(jiān)測(cè)數(shù)值仿真
本案例建立了二維軸對(duì)稱電熔接頭模型，模型如圖1所示，基于COMSOL軟件仿真了內(nèi)壓和軸壓作用下接頭的電勢(shì)場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)以及裂紋擴(kuò)展情況，仿真結(jié)果如圖2所示。
圖1 幾何模型
電勢(shì)場(chǎng)分布
應(yīng)變場(chǎng)分布
裂紋擴(kuò)展
圖2 仿真結(jié)果
感興趣的朋友，交流模型
Ansys Zemax | 量化眩光效應(yīng)(Veiling Glare)
我們可以看到現(xiàn)在的高光線密度區(qū)域的尺寸和形狀還與原始點(diǎn)列圖完全相同（我們?cè)谠键c(diǎn)列圖內(nèi)忽略了散射效應(yīng)），但散射效應(yīng)仍將一些光照射在這個(gè)小點(diǎn)上，從而使理想的純黑背景（無(wú)光線到達(dá)）變?yōu)榫哂泄饩€分布的背景。這反過(guò)來(lái)降低了系統(tǒng)的對(duì)比度，從而降低了 MTF。
注意：在我們的模型中添加散射對(duì)中心點(diǎn)列圖的形狀或大小沒(méi)有任何影響，散射效應(yīng)只將一些光線從光斑中心位置移開(kāi)。
因?yàn)殡x軸視場(chǎng)光束散射的光線離中心光斑更遠(yuǎn)，所以在中心點(diǎn)列圖附近的背景強(qiáng)度比軸上視場(chǎng)光束弱。因此，我們可以期望離軸視場(chǎng)比軸上視場(chǎng)有更好的對(duì)比度和更高的MTF。這符合 OpticStudio 在包含散射時(shí)的 MTF 曲線所示。
?
請(qǐng)注意，還有兩個(gè)其他的分析特性允許您“散射光線”：幾何圖像分析和幾何圈入能量，這兩個(gè)功能也可以檢查散射的效果。
展開(kāi) 仿真揭示光環(huán)諧振器中的“回音廊”效應(yīng)
計(jì)算仿真結(jié)果
為了計(jì)算模型的光譜特性，你可以使用波動(dòng)光學(xué)特有的模擬特征來(lái)運(yùn)行邊界模式分析和頻域研究。下圖為諧振波長(zhǎng)的場(chǎng)圖。這些結(jié)果表明，當(dāng)直波導(dǎo)中的場(chǎng)與環(huán)形波導(dǎo)中的場(chǎng)發(fā)生干涉時(shí)，它們是異相的；因此，直波導(dǎo)中的出射場(chǎng)幾乎為零。由于幾乎沒(méi)有光從直波導(dǎo)傳輸，所以可以認(rèn)為這個(gè)光環(huán)諧振器是設(shè)計(jì)良好的陷波濾波器。
你可以測(cè)試模型的參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)改進(jìn)的光環(huán)諧振器，使其完全阻擋諧振波長(zhǎng)的光，甚至可以通過(guò)構(gòu)建 App 來(lái)高效運(yùn)行多個(gè)分析.
來(lái)源：COMSOL
電機(jī)NVH結(jié)構(gòu)仿真 | 硅鋼片層疊效應(yīng)對(duì)電機(jī)模態(tài)的影響
橫觀各向同性材料
電機(jī)結(jié)構(gòu)的定子或轉(zhuǎn)子一般由硅鋼片層疊而成，在電機(jī)的動(dòng)力學(xué)分析實(shí)踐中，工程師往往會(huì)把硅鋼片層疊結(jié)構(gòu)的本構(gòu)模型簡(jiǎn)化為各向同性，也就是忽略了層疊效應(yīng)。相比各向同性，橫觀各向同性本構(gòu)模型更符合硅鋼片結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況。設(shè)定子層疊方向標(biāo)記為1，其它兩個(gè)方向標(biāo)記為2和3，則6個(gè)材料參數(shù)如下，由于G23可由E2(E3)和v23推導(dǎo)得出，所以獨(dú)立的材料參數(shù)為5個(gè)。
在Workbench中的材料參數(shù)設(shè)置
設(shè)層疊方向?yàn)閄，假設(shè)硅鋼材料本身的彈性模量是200GPa，假設(shè)層疊方向的彈性模量為150GPa，假設(shè)各個(gè)方向的泊松比都為0.3，硅鋼材料剪切模量Shear Modulus YZ可按各向同性材料公式計(jì)算，其它兩個(gè)剪切模量假設(shè)為0.9倍硅鋼剪切模量。（材料參數(shù)來(lái)源于論文數(shù)據(jù)）
橫觀各向同性本構(gòu)
設(shè)硅鋼的彈性模量為200GPa，泊松比為0.3。
各向同性本構(gòu)
模態(tài)分析結(jié)果
導(dǎo)入某款電機(jī)的硅鋼片定子模型，進(jìn)行自由模態(tài)分析，結(jié)果如下：
總結(jié)和建議
考慮層疊效應(yīng)對(duì)定子模態(tài)頻率有影響，對(duì)模態(tài)振型一般無(wú)影響。
層疊效應(yīng)對(duì)層疊方向的模態(tài)頻率影響較大，對(duì)其它兩個(gè)方向影響較小。
進(jìn)行層疊結(jié)構(gòu)模態(tài)分析時(shí)，采用橫觀各向同性本構(gòu)模型更準(zhǔn)確。
對(duì)層疊結(jié)構(gòu)采用各向同性本構(gòu)，模態(tài)分析結(jié)果也具有一定參考價(jià)值。
展開(kāi) 聚合物壓阻微梁的壓電耦合效應(yīng)數(shù)值仿真 ￥1500
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/1273dcb4e1cc4796914d6647fe96623c.png" alt="Untitled1.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 幾何模型</strong></p><p>數(shù)值仿真得到微梁的位移和應(yīng)力分布，如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/dd1910798cb648e5b40187e222ead8a4.png" alt="Untitled2.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖2 微梁應(yīng)力分布云圖</strong></p><p>壓敏電阻器的電勢(shì)分布云圖，如圖3所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/29e548c4d1144f10b2b1cbe106b395b0.png" alt="Untitled3.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖3 壓敏電阻器電勢(shì)分布</strong></p><p>感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎交流合作</p>
展開(kāi) 
RP 系列激光分析設(shè)計(jì)軟件 | 如何處理仿真中的熱透鏡效應(yīng)
在本文中，我首先簡(jiǎn)要描述了熱透鏡的來(lái)源，然后向您展示如何在我們的軟件中處理這種效應(yīng)。
什么是熱透鏡？
當(dāng)激光增益介質(zhì)(例如激光晶體)被泵浦時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生一些熱量，這些熱量隨后需要通過(guò)熱傳導(dǎo)帶走。因此不可避免地會(huì)在增益介質(zhì)中形成溫度梯度。形成激光的熱透鏡效應(yīng)與以下物理機(jī)制相關(guān):
折射率與溫度相關(guān)。
晶體內(nèi)部的機(jī)械應(yīng)力也會(huì)改變折射率(光彈性效應(yīng))。
此外，機(jī)械應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致端面凸出，使激光晶體具有透鏡的形狀。
在一般情況下，首先提到的影響因素往往是最主要的。下圖顯示了一般情況下數(shù)值計(jì)算的溫度曲線。
圖1:模擬端面泵浦Nd:YAG棒的橫向泵浦強(qiáng)度分布(紅色)和熱分布(藍(lán)色)。溫度分布僅在晶體中心附近近似為拋物線，因此光束半徑等于泵浦光束半徑的激光模式將產(chǎn)生一些像差。
諧振腔設(shè)計(jì)中的熱透鏡效應(yīng)
我們的諧振器設(shè)計(jì)軟件RP Resonator基于ABCD矩陣算法計(jì)算激光諧振腔的模式特性。(準(zhǔn)確地說(shuō)，它使用一種擴(kuò)展矩陣(ABCDEF矩陣)來(lái)處理錯(cuò)位影響，但這與我們的上下文無(wú)關(guān)。)
這里，只能處理拋物線形狀的透鏡效應(yīng)，即沒(méi)有球差的透鏡效應(yīng)。軟件可以很容易地定義熱透鏡效應(yīng)的分布，例如，激光晶體被定義為一個(gè)“棱鏡”，因此可以指定參數(shù)n2，它是折射率的徑向相關(guān)性的二階系數(shù):n(r)= n0-0.5n2r2 。 這個(gè)參數(shù)可以簡(jiǎn)化為熱透鏡的屈光度除以晶體長(zhǎng)度。 屈光度可以從別處得知，或者至少在簡(jiǎn)化的情況下，可以用簡(jiǎn)單的公式從耗散功率密度計(jì)算出。 一種常見(jiàn)的情況是提供一根至少在激光束體積內(nèi)被均勻泵浦的圓柱形棒。
原則上，也可以將具有一定屈光力的薄透鏡插入到激光晶體的左側(cè)或右側(cè)，或者當(dāng)將激光晶體分成兩部分時(shí)，插入到激光晶體的中間。在許多情況下，結(jié)果將類(lèi)似于分布式透鏡的結(jié)果。
展開(kāi) 設(shè)計(jì)仿真 | Marc基于非局部效應(yīng)Lemaitre損傷模型小結(jié)
01
概 述
對(duì)于常規(guī)的CAE失效問(wèn)題，針對(duì)以不同的單元網(wǎng)格尺寸建模分析韌性金屬材料損傷模型，而損傷變量取決于（局部）總等效塑性應(yīng)變，導(dǎo)致仿真結(jié)果隨網(wǎng)格尺寸變化的差異性。在模擬過(guò)程中，因局部效應(yīng)引起的模型應(yīng)變局部軟化將從損傷累積失效點(diǎn)開(kāi)始，歸因于應(yīng)變局部軟化，為得到精確結(jié)果而細(xì)化網(wǎng)格往往引起仿真的求解困難，甚至導(dǎo)致求解無(wú)法收斂，計(jì)算中途停止的問(wèn)題。
為了避免此類(lèi)數(shù)值求解問(wèn)題發(fā)生，我們會(huì)使用非局部效應(yīng)（不考慮局部效應(yīng)）總等效塑性應(yīng)變來(lái)計(jì)算損傷變量，由結(jié)構(gòu)過(guò)程計(jì)算的總等效塑性應(yīng)變場(chǎng)被轉(zhuǎn)換為非局部效應(yīng)（交錯(cuò)方法），意味著將局部值“擴(kuò)散”為非局部值，應(yīng)變擴(kuò)散由長(zhǎng)度參數(shù)控制，以這種方式，應(yīng)變局部效應(yīng)不受定單元網(wǎng)格尺寸控制，而是受“非局部長(zhǎng)度參數(shù)”限制（這與真實(shí)材料中發(fā)生的情況類(lèi)似，應(yīng)變局部效應(yīng)將分布在相對(duì)較小的區(qū)域上），換句話說(shuō)，該分析對(duì)網(wǎng)格細(xì)化不敏感。
02
案例分析過(guò)程
用軸對(duì)稱單元分析開(kāi)槽圓柱桿，材料為具有應(yīng)變硬化的彈塑性材料。
展開(kāi) 在ANSYS中用表面效應(yīng)單元加任意方向的荷載
用表面效應(yīng)單元加任意方向的荷載
finish
/PREP7
et,1,45 !定義實(shí)體單元solid45
et,2,154 !定義三維表面效應(yīng)單元
KEYOPT,2,2,0 !指定表面效應(yīng)單元的K2=0，所加荷載與單元坐標(biāo)系方向相同
KEYOPT,2,4,1 !指定表面效應(yīng)單元的K4=0，去掉邊中點(diǎn)，成為四結(jié)點(diǎn)表面單元
block,-5,5,-5,5,0,5 !建實(shí)體模型
mp,dens,1,2000
mp,ex,1,10e9
mp,prxy,1,0.2
asel,s,loc,z,5.0,5.0 !選中實(shí)體上表面
AATT, 1, , 2, 0, !指定實(shí)體上表面用154號(hào)單元
MSHAPE,0,2D
MSHKEY,1
esize,,5
amesh,all !對(duì)上表面劃分網(wǎng)格
allsel,all
VATT, 1, , 1, 0 !指定實(shí)體用45號(hào)單元
MSHAPE,0,3D
MSHKEY,1
vmesh,all
/PSYMB,ESYS,1 !顯示單元坐標(biāo)系
esel,s,type,,2 !選中實(shí)體上表面的表面效應(yīng)單元以方便加荷載
sfe,all,1,pres,,50 !在面內(nèi)加Z向荷載，大小為50，荷載方向可通過(guò)值的正負(fù)控制
sfe,all,2,pres,,100 !在面內(nèi)加X(jué)向荷載，大小為100
sfe,all,3,pres,,150 !在面內(nèi)加Y向荷載，大小為150
/psf,pres,,2,0,1 !以箭頭方式顯示所加荷載
!
展開(kāi) Abaqus實(shí)現(xiàn)有趣的多米諾骨牌效應(yīng)（Domino Effect）仿真講解
Abaqus實(shí)現(xiàn)有趣的多米諾骨牌效應(yīng)（Domino Effect）仿真講解
