ansys瞬態(tài)應(yīng)力場(chǎng)的案例
ANSYS Fluent 內(nèi)嚙合齒輪泵瞬態(tài)流場(chǎng)仿真
王鑫鑫
安世亞太沈陽(yáng)分公司
利用ANSYS Fluent軟件能夠方便的計(jì)算齒輪泵工作過(guò)程中的性能參數(shù)，本文僅以內(nèi)嚙合齒輪為例，介紹了仿真主要方法，對(duì)于其他類型如外嚙合齒輪泵可以此為參考，選擇合適的方法。
在對(duì)齒輪泵進(jìn)行流場(chǎng)仿真計(jì)算時(shí)，通常會(huì)遇到三個(gè)方面的問(wèn)題：
1）嚙合間隙如何處理？
2）劃分什么樣的網(wǎng)格？
3）動(dòng)網(wǎng)格如何設(shè)置？
下面介紹如何使用ANSYS Fluent軟件解決這三方面問(wèn)題，順利的實(shí)現(xiàn)齒輪泵動(dòng)態(tài)流場(chǎng)的仿真。
大咖慧齒輪箱仿真專題
11月16日-18日
11月16-18日，安世亞太大咖慧推出齒輪箱仿真專題培訓(xùn)，內(nèi)容包含：Recurdyn齒輪嚙合分析、無(wú)網(wǎng)格液體流動(dòng)仿真軟件Particleworks介紹及案例演示、齒輪泵動(dòng)態(tài)流場(chǎng)仿真分析課程介紹介紹。（報(bào)名方式見(jiàn)底部）
本文所
選取的實(shí)例模型如圖1所示，主要包含內(nèi)齒圈、齒輪軸、月牙隔板、泵殼等部件。
展開(kāi) 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(huì)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。
基于Ansys WB耦合場(chǎng)瞬態(tài)模塊的熱-力耦合分析（案例：剎車盤）
基于Ansys WB耦合場(chǎng)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(jì)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(dòng)過(guò)程，盤片與摩擦片的摩擦生熱，熱又導(dǎo)致盤片變形，變形的盤片進(jìn)一步影響盤片和摩擦片的接觸關(guān)系，又進(jìn)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(chǎng)分析模塊，無(wú)論是順序耦合和完全耦合，均不需要插入命令流，大大簡(jiǎn)化了分析流程。本文采用耦合場(chǎng)瞬態(tài)模塊進(jìn)行完全熱-力耦合分析。
圖1 WB耦合場(chǎng)模塊
2、三維模型搭建與網(wǎng)格劃分
利用solidworks對(duì)剎車盤進(jìn)行三維模型的搭建，摩擦片距剎車盤預(yù)定距離為1mm，如圖2所示，導(dǎo)入Hypermesh中進(jìn)行幾何清理（將小孔、窄邊等進(jìn)行優(yōu)化）和網(wǎng)格劃分，如圖3所示，值得注意的是WB對(duì).inp格式（Abaqus）的網(wǎng)格兼容性較好，因此Hypermesh導(dǎo)出網(wǎng)格類型為Abaqus的.inp文件。在這里不再過(guò)多的介紹前處理部分，主要針對(duì)耦合場(chǎng)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(chǎng)分析搭建
從外部導(dǎo)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(duì)于熱力耦合分析，比熱容、線膨脹系數(shù)、熱傳導(dǎo)系數(shù)是三個(gè)必要的熱力學(xué)參數(shù)。
展開(kāi) 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
過(guò)高的溫度或頻繁的溫度波動(dòng)會(huì)引發(fā)材料老化、信號(hào)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(dǎo)致焊點(diǎn)開(kāi)裂、器件失效等故障。因此，評(píng)估 PCB 可靠性必須進(jìn)行瞬態(tài)熱力耦合分析，即先分析動(dòng)態(tài)溫度場(chǎng)，再計(jì)算由此產(chǎn)生的熱應(yīng)力。
目標(biāo)
通過(guò)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(xué)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(shí)功耗曲線與環(huán)境邊界條件，進(jìn)行高精度瞬態(tài)熱分析，獲取從啟動(dòng)、負(fù)載變動(dòng)到穩(wěn)態(tài)的全過(guò)程溫度場(chǎng)時(shí)序數(shù)據(jù)。隨后，將該瞬態(tài)溫度場(chǎng)作為體載荷映射至結(jié)構(gòu)模型，通過(guò)有限元分析求解其引發(fā)的熱應(yīng)力與應(yīng)變場(chǎng)。
仿真步驟
1.打開(kāi) ANSYS Workbench，創(chuàng)建“瞬態(tài)熱力學(xué)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(xué)系統(tǒng)的求解（Solution）單元格上，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)分析系統(tǒng)間四個(gè)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(shí)際應(yīng)用中應(yīng)需根據(jù)真實(shí)材料設(shè)置參數(shù)。
4.導(dǎo)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(shí)刻或每個(gè)時(shí)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(fù)制并粘貼源時(shí)間（Source Time）和分析時(shí)間（Analysis Time）的數(shù)據(jù)。
展開(kāi) 
ANSYS瞬態(tài)分析全時(shí)程結(jié)構(gòu)響應(yīng)最大值的提取方法（變形、應(yīng)力、應(yīng)變、能量） ￥100
<p>在<a href="https://www.yqgqt.org.cn/qa/3655" rel="noopener noreferrer" target="_blank">ANSYS結(jié)構(gòu)</a>動(dòng)力分析時(shí)，時(shí)程分析（瞬態(tài)分析）的后處理經(jīng)常想要提取全時(shí)程結(jié)構(gòu)響應(yīng)的最大值及對(duì)應(yīng)的時(shí)間步。在<a href="https://www.yqgqt.org.cn/major/Ansys" rel="noopener noreferrer" target="_blank">ANSYS</a>中，由于載荷激勵(lì)時(shí)間步較多（例如持時(shí)30s，時(shí)間步長(zhǎng)0.01s），則結(jié)構(gòu)在全時(shí)程地震激勵(lì)下的最大響應(yīng)較難確定。本文設(shè)計(jì)一種方法，步驟如下：</p><p>（1）利用*DO循環(huán)語(yǔ)句，先由*GET命令得到每一時(shí)間步結(jié)構(gòu)的最大響應(yīng)；</p><p>（2）通過(guò)*IF語(yǔ)句對(duì)各時(shí)間步下的最大響應(yīng)值進(jìn)行對(duì)比，從而得到全時(shí)程所有時(shí)間步中最大的響應(yīng)值及其所對(duì)應(yīng)的時(shí)間步。</p><p>算例：對(duì)于塑形較強(qiáng)的實(shí)體結(jié)構(gòu)，分析時(shí)通常采用von Mises stress進(jìn)行安全評(píng)估。</p><p>以某結(jié)構(gòu)為例，對(duì)其全時(shí)程von Mises stress進(jìn)行提取，過(guò)程如視頻所示。
展開(kāi) ansys18.2焊接過(guò)程分析瞬態(tài)熱分析熱應(yīng)力分析 ￥8.88
ansys18.2焊接過(guò)程分析
移動(dòng)熱源通過(guò)插件實(shí)現(xiàn)
【11月15-16日 上?！?em>ANSYS官方培訓(xùn)—PCB熱-應(yīng)力可靠性和多場(chǎng)耦合分析培訓(xùn)班
PCB熱-應(yīng)力可靠性和多場(chǎng)耦合分析培訓(xùn)班
培訓(xùn)背景
電路的集成規(guī)模越來(lái)越大，I/O數(shù)越來(lái)越多，PCB互連密度不斷加大，隨之帶來(lái)許多PCB及集成電路封裝可靠性問(wèn)題。ANSYS專門針對(duì)PCB設(shè)計(jì)分析解決方案，可以快速?gòu)腅CAD中直接導(dǎo)入PCB熱物參數(shù)，從而能在Mechanical中進(jìn)行準(zhǔn)確的PCB板熱力、疲勞、隨機(jī)振動(dòng)、跌落等可靠性問(wèn)題的仿真。ANSYS針對(duì)集成電路封裝也提供強(qiáng)大解決方案，可以快速準(zhǔn)確進(jìn)行集成電路熱應(yīng)力問(wèn)題、封裝翹曲、焊球疲勞問(wèn)題、裂紋預(yù)測(cè)及擴(kuò)展等可靠性分析。
本次培訓(xùn)從解決PCB及集成電路封裝結(jié)構(gòu)可靠性基礎(chǔ)功能入手，逐步深入到ANSYS解決PCB及集成電路封裝結(jié)構(gòu)可靠性高級(jí)解決方案，并將演示國(guó)外專家解決集成電路封裝可靠性問(wèn)題的多層次模型方案。
為了解決集成電路封裝結(jié)構(gòu)可靠性仿真需求，提升相關(guān)科技工作者的技術(shù)水平，普及ANSYS軟件高級(jí)功能。因此，ANSYS公司特開(kāi)辦“PCB熱-應(yīng)力可靠性和多場(chǎng)耦合分析培訓(xùn)班”。
培訓(xùn)合格者發(fā)放ANSYS技術(shù)培訓(xùn)認(rèn)證證書。
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