熱機械分析
關注創(chuàng)建者：ACMT協(xié)會 創(chuàng)建時間：2023-06-12
熱機械分析的視頻教程
靜態(tài)熱機械分析儀（TMA）在材料分析中的應用
靜態(tài)熱機械分析儀測試基本原理 2. 設備選型及管理方法 3.?標準及操作介紹 4. 測試影響因素 5.?測試異常處理方法 6.?具體應用案例分享（模流分析、工藝條件確認等）
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Fluent工程案例27講 ：實操流動、換熱、旋轉機械、多相流、組分輸運、動網(wǎng)格和UDF分析
① 掌握fluent在基礎流動、換熱、旋轉機械、多相流、組分輸運、動網(wǎng)格和UDF等多個方向的仿真流程和知識點； ② 掌握Fluent軟件中多個中高級物理模型的概念和仿真方法 ③ 對多種工程案例進行學習，掌握fluent在各個學科中的知識點與仿真難點； ④ 學習復雜Fluent問題在實際仿真中的工作步驟及對策； ⑤ 提供所有案例源文件聯(lián)系和訂閱用戶交流服務，后續(xù)可以根據(jù)用戶需求加餐內容
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熱機械分析的實例教程
■型創(chuàng)科技 / 劉文斌 技術總監(jiān)
技術簡介
熱機械分析 (Thermomechanical Analysis, TMA) 量測技術可以用來分析材料的物理特性隨著溫度的變化而如何變動。除了可以量測材料樣品的膨脹 (expansion)和張力 (tension) 的變化外，熱機械分析儀還能夠進行穿透 (penetration)、固定荷載速率 (constant rate loading) 和固定拉伸速率 (constant rate elongation)等測試條件的測量分析。當施加的荷載以固定速率變化時，可量測樣品所對應的伸長率變化。而固定拉伸速率量測時是保持樣品的固定伸長率下量測所需的荷載或作用力的變化情況。本技術文稿將介紹穿透與固定拉伸速率的量測分析范例。
圖 1：左為日本島津公司 TMA 量測儀器的外觀；右為 TMA 儀器的量測模式
PMMA 軟 化 溫 度 的 測 量
（ 穿 透 模式 -Penetration Mode）
穿透測量模式主要用于確定塑料材料的軟化溫度或熱變形溫度。軟化溫度可作為評估材料在應用場合時的耐熱性能指標。TMA 的穿透測試模式是利用一支直徑為 0.5mm 的探針，在荷載重量設定為 50g，以施加在樣品表面上的壓力約為 25.5kg/cm2 的測試條件進行穿透模式測試。
展開 熱-機械疲勞分析模塊，F(xiàn)e-safe/TMF?
1、概述
考慮浮動溫度和應力對結構的共同影響，提供快速精確的疲勞壽命分析?？梢钥紤]應變率和瞬態(tài)溫度對循環(huán)應力-應變響應的影響，也可以考慮瞬態(tài)溫度對應變-壽命曲線的影響，以及考慮在每個循環(huán)中的應力和溫度的相位關系的影響，支持體積應力放寬，該模塊還可以計算應變老化對疲勞強度的影響。
對于組件同時遭受溫度和應力交變載荷作用的組件，fe-safe/TMF?是一個理想疲勞分析模塊，例如實現(xiàn)以下組件的熱-機械疲勞分析：
?
活塞；
?
排氣管；
?
汽缸蓋；
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與蠕變疲勞交互作用不顯著的組件。
2、功能介紹
當存在應力和溫度波動時，產(chǎn)生熱-機械疲勞：
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包含時間相關的熱-結構疲勞效應（應變率、相位關系、浸濕以及應力松弛等）；
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相比傳統(tǒng)方法可以得到更可靠和準確的疲勞結果；
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支持主應變以及鑄鐵算法；
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允許高頻機械載荷循環(huán)疊加在熱載荷循環(huán)上。
3、案例分析
（1）活塞疲勞裂紋
其中，第一幅圖是活塞實際的裂紋破壞情況，詳細反映了疲勞裂紋的位置，初始裂紋位置等信息；第三幅圖是疲勞斷面的形狀；第二幅圖是用Fe-safe熱機械疲勞模塊進行疲勞分析后得到的壽命云紋圖，參照第一幅圖裂紋的位置和形狀，可以看出，通過Fe-safe熱-機械疲勞模塊對活塞進行疲勞分析，可以準確地得到初始裂紋的位置等信息，對產(chǎn)品的設計與優(yōu)化起到非常大的指導作用。
展開 基于ProE平臺下的機械密封熱變形分析
基于ProE平臺下的機械密封熱變形分析
除了熱塑性塑料外，DMA 技術還可用來評估彈性體、補強塑料（CFRP 與 GFRP）、金屬、玻璃、陶瓷、粘性熱固性液體、預浸材、復合涂層與接著劑材料，以及由于黏彈性行為而表現(xiàn)出與時間、頻率和溫度效應相關性機械性能變化的材料等。
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形狀記憶合金（SMA）能夠在發(fā)生大變形后不產(chǎn)生殘余應變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復（形狀記憶效應）。偽彈性和形狀記憶效應使其特別適用于航空航天、生物醫(yī)學和結構工程等領域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過程。
目標
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創(chuàng)建靜力結構系統(tǒng)
從智能手機的熱交互、緊湊外殼內的高功率電路板散熱，到極端天氣下的工業(yè)設備耐候性等復雜現(xiàn)實場景，通過熱仿真技術，工程師能夠精準預測設計在不同溫度場景下的行為，深刻理解熱能如何影響產(chǎn)品的效率、可靠性與安全性，從而在研發(fā)早期快速調整設計方案，實現(xiàn)產(chǎn)品的最佳性能表現(xiàn)。
Ansys應用類系列網(wǎng)絡研討會——熱仿真系列專題已上線，將重點介紹 Ansys 多款求解器矩陣在電子散熱、電熱耦合及復雜熱管理問題中的實際應用
<h2><strong style="color: rgb(255, 255, 255); background-color: rgb(255, 192, 0);">概述</strong></h2><p>在本例中，我們將對茶壺進行熱分析，展示鋼材料和瓷材料在穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)分析中的溫度分布情況。</p><h2><strong style="color: rgb(255, 255, 255); background-color
形狀記憶合金（SMA）能夠在發(fā)生大變形后不產(chǎn)生殘余應變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復（形狀記憶效應）。偽彈性和形狀記憶效應使其特別適用于航空航天、生物醫(yī)學和結構工程等領域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過程。
目標
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創(chuàng)建靜力結構系統(tǒng)
太陽能電池板將太陽能轉化為電能，并可儲存起來。將多塊太陽能電池板排列成陣列，并隨太陽光線方向改變朝向，有助于最大限度地吸收可用的太陽能。
在仿真案例中，將一個簡單的球體放置在典型的硅材料太陽能電池板上方，指示了穩(wěn)態(tài)下到達板面的熱流密度以及表面的溫度分布。這里不考慮電池板表面的自由對流，僅研究輻射效應。
目標
觀察由于一個發(fā)熱物體的輻射作用，太陽能電池板上的熱流密度和溫度分布。
1.三維電磁感應加熱（附帶完整計算命令流及注釋說明）2.鋼球的淬火（附帶完整計算命令流及注釋說明）3.二維靜態(tài)磁場分析（附帶完整計算命令流及注釋說明）。
三維電磁感應加熱---感應加熱的激勵源為365000HZ的交流電，線圈電流密度為2.04e8A/m^2，線圈和管子的幾何模型如下圖所示：
鋼球的淬火---淬火是把鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時間，然后快速冷卻的一種熱處理工藝方法
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3D打印頭三維模型的處理
2、學習穩(wěn)態(tài)熱分析步的建立
3、學習穩(wěn)態(tài)熱分析的邊界條件的施加
4、學習穩(wěn)態(tài)熱分析的載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench
光學系統(tǒng)是由各種不同光學材料制作的光學元件組成的，同時還必須由各種不同金屬材料制作的結構零件支撐起來的一個完整的光學部件才是一個完整的光學系統(tǒng)。正因為如此，由于各種材料在不同環(huán)境溫度和大氣壓力下的熱效應會使光學系統(tǒng)結構參數(shù)發(fā)生變化，這就是光學系統(tǒng)的熱效應。光學系統(tǒng)受環(huán)境熱效應的影響必然會影響系統(tǒng)的成像質量。為了保持光學系統(tǒng)成像質量的穩(wěn)定，利用構成光學系統(tǒng)的各光學材料和金屬材料的不同熱效應影響平衡光學系統(tǒng)結構參數(shù)的關系維持系統(tǒng)成像質量的最佳效果
演示了對筆記本電腦進行穩(wěn)態(tài)熱分析的流程。其中涵蓋了對流、溫度相關導熱系數(shù)、接觸熱導以及內部熱源的使用方法。
國高材分析測試中心提供全面的翹曲評價測量解決方案，包括采用3D輪廓掃描儀進行產(chǎn)品表面三維形貌快速獲取、二次元影像量測儀實現(xiàn)精密尺寸檢測，以及TMA（熱機械分析儀）評價材料線膨脹系數(shù)，從而預測原材料在熱過程中引發(fā)翹曲的傾向。
二次元影像量測儀
此外，中心不僅提供檢測數(shù)據(jù)，還深入結合材料特性、工藝條件等多維度信息，幫助定位翹曲根源，并提出針對性改善方案。
