ansys瞬態(tài)
關(guān)注創(chuàng)建者：阿來兒 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-28
ansys瞬態(tài)的視頻教程
從零開始學(xué)散熱——Ansys Icepak瞬態(tài)仿真
介紹使用Ansys Icepak進(jìn)行瞬態(tài)仿真的知識(shí)。 同時(shí)對(duì)儲(chǔ)熱材料的特征和建模方式做簡(jiǎn)介。 瞬態(tài)仿真在熱設(shè)計(jì)中用的不多，但隨著新能源汽車、快速充電器、智能手表等產(chǎn)品的興起，瞬態(tài)設(shè)計(jì)越來越廣泛，看到有許多朋友反饋Ansys Icepak瞬態(tài)仿真的一些問題。 這部分內(nèi)容原本想加到 從零開始學(xué)散熱——實(shí)用Ansys Icepak教程中，結(jié)果因?yàn)槟莻€(gè)課程節(jié)數(shù)太多加不了了，就單獨(dú)列出來了。
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ansys瞬態(tài)的實(shí)例教程
但實(shí)際中，由于物體運(yùn)動(dòng)、邊界條件改變或流動(dòng)自身特性等原因，流動(dòng)現(xiàn)象都是隨時(shí)間變化而變化的，這就必須進(jìn)行瞬態(tài)CFD分析。今天我們就以流體自控振蕩器為例來了解下如何使用ANSYS進(jìn)行瞬態(tài)CFD分析。
圖1顯示的是一個(gè)振蕩器結(jié)構(gòu)，為了減少計(jì)算量，我們采用2D模型來分析。由于康達(dá)效應(yīng)的影響，入口射流會(huì)有偏向一側(cè)曲面的趨勢(shì)，而結(jié)構(gòu)又是對(duì)稱的，因此射流一開始會(huì)隨機(jī)偏向任意一側(cè)。當(dāng)流體偏向某一側(cè)的時(shí)候，由于結(jié)構(gòu)存在反饋回路（紅色虛線），反饋流體會(huì)對(duì)入口射流產(chǎn)生干擾，使得射流偏向另一側(cè)。這樣，即使在入口射流流量不變的條件下，射流將會(huì)在兩個(gè)偏轉(zhuǎn)狀態(tài)之間不斷來回切換，出口處就形成了交替出流的情況。這是一個(gè)明顯的瞬態(tài)現(xiàn)象，需要進(jìn)行瞬態(tài)分析。
圖1 流體自控振蕩器結(jié)構(gòu)圖
瞬態(tài)分析有兩點(diǎn)是需要特別注意的：
1、 合理給定初始值。與穩(wěn)態(tài)分析的初始值不同，瞬態(tài)分析的初始值是有實(shí)際物理意義的，表示瞬態(tài)現(xiàn)象在0時(shí)刻的物理狀態(tài)，對(duì)于流動(dòng)內(nèi)部自發(fā)的瞬態(tài)現(xiàn)象，可以先求解一個(gè)穩(wěn)態(tài)解作為瞬態(tài)分析的初始值。
2、 合理設(shè)定時(shí)間步Δt。如果周期T已知，那么Δt< T/20，如果T未知，那么
其中L為特征網(wǎng)格長(zhǎng)度，V為特征速度。
所以，我們先按穩(wěn)態(tài)模型設(shè)置的過程求解出一個(gè)穩(wěn)態(tài)解。
展開 但實(shí)際中，由于物體運(yùn)動(dòng)、邊界條件改變或流動(dòng)自身特性等原因，流動(dòng)現(xiàn)象都是隨時(shí)間變化而變化的，這就必須進(jìn)行瞬態(tài)CFD分析。今天我們就以流體自控振蕩器為例來了解下如何使用ANSYS進(jìn)行瞬態(tài)CFD分析。
圖1顯示的是一個(gè)振蕩器結(jié)構(gòu)，為了減少計(jì)算量，我們采用2D模型來分析。由于康達(dá)效應(yīng)的影響，入口射流會(huì)有偏向一側(cè)曲面的趨勢(shì)，而結(jié)構(gòu)又是對(duì)稱的，因此射流一開始會(huì)隨機(jī)偏向任意一側(cè)。當(dāng)流體偏向某一側(cè)的時(shí)候，由于結(jié)構(gòu)存在反饋回路（紅色虛線），反饋流體會(huì)對(duì)入口射流產(chǎn)生干擾，使得射流偏向另一側(cè)。這樣，即使在入口射流流量不變的條件下，射流將會(huì)在兩個(gè)偏轉(zhuǎn)狀態(tài)之間不斷來回切換，出口處就形成了交替出流的情況。這是一個(gè)明顯的瞬態(tài)現(xiàn)象，需要進(jìn)行瞬態(tài)分析。
圖1 流體自控振蕩器結(jié)構(gòu)圖
瞬態(tài)分析有兩點(diǎn)是需要特別注意的：
1、 合理給定初始值。與穩(wěn)態(tài)分析的初始值不同，瞬態(tài)分析的初始值是有實(shí)際物理意義的，表示瞬態(tài)現(xiàn)象在0時(shí)刻的物理狀態(tài)，對(duì)于流動(dòng)內(nèi)部自發(fā)的瞬態(tài)現(xiàn)象，可以先求解一個(gè)穩(wěn)態(tài)解作為瞬態(tài)分析的初始值。
2、 合理設(shè)定時(shí)間步Δt。如果周期T已知，那么Δt< T/20，如果T未知，那么
其中L為特征網(wǎng)格長(zhǎng)度，V為特征速度。
所以，我們先按穩(wěn)態(tài)模型設(shè)置的過程求解出一個(gè)穩(wěn)態(tài)解。
展開 （5）阻尼設(shè)置
圖8
阻尼設(shè)置對(duì)于瞬態(tài)分析還是比較重要的，能夠反映隨著時(shí)間過程中的阻尼對(duì)結(jié)果的影響，阻尼的數(shù)值也比較難確定，關(guān)于這方面有很多的文章，可查閱了解。
stiffness coefficient Defined By：剛度阻尼的定義方式。
stiffness coefficient：剛度阻尼數(shù)值
Mass coefficient：質(zhì)量阻尼
Numerical Damping：數(shù)值計(jì)算阻尼
Numerical Damping Values：數(shù)值計(jì)算阻尼的大小。
（6）分析數(shù)據(jù)設(shè)置
圖9
這里面就說一個(gè)
Save MAPDL db：是否保存db文件，如果需要將計(jì)算結(jié)果導(dǎo)入ANSYS經(jīng)典，那么可以選擇保存db文件。
（7）可視化
下面是否設(shè)置顯示施加的載荷等，當(dāng)然是要Display啦。
瞬態(tài)分析不同于靜力學(xué)分析的是需要考慮時(shí)間的影響，在計(jì)算過程中時(shí)間也會(huì)參與積分，由此而衍生出一些相關(guān)的設(shè)置問題，很多設(shè)置可以直接采用程序默認(rèn)的方式，但有些設(shè)置比如阻尼大小，需要查閱資料才能得到準(zhǔn)確數(shù)值，算是比較費(fèi)勁的一個(gè)內(nèi)容。
其中有些不容易理解的，比如弱彈簧效應(yīng)，盡可網(wǎng)上查資料了解，說的很詳細(xì)，很好理解。
展開 Ansys Circuit，類似SPICE的電路求解器，利用HFSS模型和真實(shí)的激勵(lì)模式進(jìn)行瞬態(tài)仿真。仿真結(jié)果在HFSS中進(jìn)行回饋，以計(jì)算最終電磁場(chǎng)。
圖7：STMicroelectronics中使用的ANSYS電磁干擾流
在上述兩種工具中進(jìn)行的時(shí)域和頻域仿真都需要再現(xiàn)真實(shí)的電磁干擾場(chǎng)。如圖7所示，Ansys EMI電磁干擾流確保了數(shù)據(jù)交換（端口級(jí)的S參數(shù)模型和頻譜）的自動(dòng)化。 該方法的發(fā)展在于找到最佳設(shè)置，以獲得預(yù)期精度內(nèi)的結(jié)果，并限制仿真時(shí)間。從這個(gè)角度來看，降低HFSS中的模型復(fù)雜性至關(guān)重要（圖8）。已開展的調(diào)查確定了適當(dāng)?shù)那懈铋g隙規(guī)則。仿真的基本參數(shù)包括結(jié)構(gòu)周圍的包圍盒類型和尺寸、端口類型、寬帶S參數(shù)建模的掃頻、網(wǎng)格設(shè)置和收斂準(zhǔn)則。
圖8：HFSS 3D結(jié)構(gòu)仿真
HFSS S參數(shù)模型鏈接在電路環(huán)境內(nèi)部，并在原理圖中實(shí)例化（圖9）。請(qǐng)注意，默認(rèn)情況下，S參數(shù)模型會(huì)在類似SPICE的模型中自動(dòng)轉(zhuǎn)換。端口激勵(lì)由IBIS格式的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)置，使用偽隨機(jī)位序列(PRBS)來再現(xiàn)真實(shí)的用例。在運(yùn)行仿真之前，原理圖應(yīng)完整，包括具有足夠精度的模型。此外，時(shí)間步長(zhǎng)和停止時(shí)間等參數(shù)是非常重要的，因?yàn)樗鼈冇糜谕ㄟ^FFT生成端口級(jí)的頻譜。分辨率帶寬(RBW)與停止時(shí)間相關(guān)聯(lián)，帶寬(BW)可受時(shí)間步長(zhǎng)限制。
圖9：HFSS模型在電路Circuit環(huán)境下的原理圖
例如，15位長(zhǎng)度的PRBS每45.32 kHz產(chǎn)生次諧波。由于在這種情況下所需的最小頻率是第一次諧波的頻率，因此時(shí)域激勵(lì)的采樣頻率必須更小。第一次諧波值的四分之一在此約束與瞬態(tài)仿真持續(xù)時(shí)間（采樣頻率=11.33kHz=>停止時(shí)間=88.33μs)之間提供了很好的折衷。
展開 </p><p>5 連桿瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析</p><p>5.1 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)基本理論</p><p>瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析是一種用于計(jì)算結(jié)構(gòu)在隨時(shí)間變化的載荷作用下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的方法。在Ansys中，這種技術(shù)可以用來計(jì)算結(jié)構(gòu)在穩(wěn)態(tài)載荷、瞬態(tài)載荷和簡(jiǎn)諧載荷下的位移、應(yīng)變和應(yīng)力隨時(shí)間的變化。在進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析時(shí)，需要考慮慣性力和阻尼的影響，這些因素與載荷和時(shí)間的相關(guān)性有關(guān)。如果不考慮慣性力和阻尼，則可以使用靜力學(xué)分析來代替瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析。對(duì)于線性結(jié)構(gòu)，它的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)平衡方程如下：</p><p><br></p><p>在Ansys有限元分析軟件中，式共有三種求解方法分別為：完全法、模態(tài)疊加法和縮減法。完全法和縮減法采用直接積分求解瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)平衡方程。而模態(tài)疊加法則使用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換解耦后開始求解。</p><p><br></p><p>5.1.1 模態(tài)疊加法</p><p>針對(duì)模態(tài)疊加法，式中的可寫為：</p><p><br></p><p>式中：</p><p>為節(jié)點(diǎn)力隨時(shí)間變化量；</p><p>為關(guān)于矢量載荷的比例因子；</p><p>是在模態(tài)分析中的矢量載荷。</p><p>利用模態(tài)坐標(biāo)表示節(jié)點(diǎn)位移可通過下式得到：</p><p><br></p><p>式中，是第階模態(tài)振型；</p><p>是所要提取的模態(tài)數(shù)量。</p><p>根據(jù)式可得利用模態(tài)疊加法計(jì)算瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)問題首先需要進(jìn)行模態(tài)分析，因?yàn)樵诠?jié)點(diǎn)位移中包含了模態(tài)振型。
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ansys瞬態(tài)的最新內(nèi)容
概述
PCB 組件在工作時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)直接影響其電性能與長(zhǎng)期可靠性。過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)
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? Ansys LSDYNA瞬態(tài)熱仿真：https://www.yqgqt.org.cn/training/details/lsdyna
? Ansys NCode熱疲勞仿真：https://www.yqgqt.org.cn/training/details/ncode
企業(yè)培訓(xùn)聯(lián)系人手機(jī)號(hào)：18602195606
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：
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1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
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你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)傳熱相變的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)傳熱相變瞬態(tài)熱分析步的建立
3、學(xué)習(xí)傳熱相變瞬態(tài)熱分析的載荷施加
4、學(xué)習(xí)傳熱相變瞬態(tài)熱的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
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本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件
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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)水瓶的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)水瓶降溫瞬態(tài)熱分析步的建立
3、學(xué)習(xí)水瓶降溫瞬態(tài)熱分析的載荷施加
4、學(xué)習(xí)水瓶降溫瞬態(tài)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(tài)熱分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件
