電-熱-力耦合仿真的案例
鎳鉻電阻層熱-電-力多物理場耦合仿真 ￥500
這是由于熱導(dǎo)致的界面應(yīng)力過 大引起的。電阻層一旦分離，其局部就會過熱，這又加速了電阻層的分離。最后，在 最糟糕的情況下，電路可能會過熱并燒壞。從這一角度而言，研究由于溫差以及電阻 層和基板的不同熱膨脹系數(shù)引起的界面張力也很重要。電阻層的幾何形狀是設(shè)計電路 正常工作的關(guān)鍵參數(shù)。可以通過模擬電路來研究上述所有方面。
本案例基于一加熱電路模型，它由沉積在玻璃板上的電阻層組成，向電路施加電壓時，該電阻層產(chǎn)生焦耳熱。該電阻層的屬性決定了產(chǎn)生的熱量。模擬了加熱電路的焦耳熱分布以及熱膨脹變形，模擬結(jié)果如圖所示：
焦耳熱分布云圖
電熱板熱膨脹變形
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展開 COMSOL鋰電池技術(shù)仿真與應(yīng)用(九)鋰電池電-熱-力-相全耦合模型搭建與應(yīng)用
在紐曼框架基礎(chǔ)上，可以耦合各種其他物理過程方程來擴展模型的能力(應(yīng)對紐曼模型描述不了的場景)
電熱耦合
電化學(xué)-熱耦合模型是基于電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)熱而建立的電池模型，在紐曼模型的框架上耦合固體傳熱接口，主要用于模擬電池的溫度變化分布情況。鋰離子電池電化學(xué)-熱耦合模型由兩部分組成：研究電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的電化學(xué)模型以及描述電池溫度分布的熱模型。這兩個部分分工明確并相互耦合。首先，電化學(xué)模型計算出發(fā)熱功率，然后將發(fā)熱功率傳遞給熱模型，熱模型根據(jù)發(fā)熱功率計算出溫升，然后將此時電池溫度傳遞給電化學(xué)模型中受溫度影響的各參數(shù)，以此互相耦合實現(xiàn)電池的電壓和溫度模擬。電化學(xué)-熱耦合模型涉及的理論方程也分為兩部分，一部分是電化學(xué)模型所用 到的電荷守恒、質(zhì)量守恒以及電極動力學(xué)，另一部分是熱模型構(gòu)建所用的結(jié)合生熱、傳熱與散熱的能量守恒關(guān)系。兩部分相互耦合，使得模型能夠準(zhǔn)確地反映出電池的電化學(xué)性能與熱性能，示意圖如下。?
電力耦合
電化學(xué)-力耦合模型基于電化學(xué)插層反應(yīng)而建立的電池模型，在紐曼模型的框架上耦合固體力學(xué)接口，主要用于模擬電池的內(nèi)部應(yīng)力變化分布情況。
展開 Abaqus 復(fù)合材料雷擊后的電-熱-力多場耦合分析
當(dāng)復(fù)合材料遭遇雷擊時，復(fù)合材料會同時受到電-熱-力的耦合作用。根據(jù)焦耳熱定律，雷電流流過時由材料電阻產(chǎn)生的大量焦耳熱量使材料溫度上升，導(dǎo)致材料出現(xiàn)燒蝕損傷。燒蝕損傷也會使材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性能降低。受到雷擊作用后，復(fù)合材料的性能必然會下降，因此還需要對雷擊后復(fù)合材料的剩余強度進行分析，定量計算雷擊對復(fù)合材料承載力的影響。
對復(fù)合材料的雷擊分析可以分為兩個步驟：1 電-熱強耦合分析，2 考慮初始燒蝕損傷的復(fù)合材料漸進損傷分析。
電-熱強耦合分析
電流流過導(dǎo)體的過程中，所耗散的能量會轉(zhuǎn)化為熱能，即產(chǎn)生焦耳熱。電場控制方程為
電流流過導(dǎo)體耗散的能量可以通過焦耳定律描述
熱流密度可以表示為
這里假設(shè)耗散的電能全部轉(zhuǎn)換為熱量，則ηv=1.
熱傳導(dǎo)方程可以用下式描述
美國軍用標(biāo)準(zhǔn)給出了雷電載荷的波形
選取電流幅值最大的A段作為初始雷擊進行分析，A段電流可以用下式描述
A段電流波形如下
最后
建立如圖所示的平板進行電-熱耦合分析
可以得到平板中心點處不同時間的溫度分布如圖所示
考慮初始燒蝕損傷的復(fù)合材料漸進損傷分析
通過電-熱耦合分析得到溫度場后，可以根據(jù)溫度場確定雷擊導(dǎo)致的燒蝕區(qū)域。通過USDFLD子程序標(biāo)記燒蝕的單元，并將其損傷設(shè)置為1.然后結(jié)合UMAT子程序，采用hashin準(zhǔn)則https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1206124對含初始損傷的復(fù)合材料平板進行漸進損傷分析，以獲得其剩余強度。計算得到的損傷云圖和載荷位移曲線如圖所示。
可以發(fā)現(xiàn)，在拉伸載荷作用下，復(fù)合材料從雷擊點處開始發(fā)生破壞，失效過程與中心開孔板類似。通過修改不同的電流峰值，可以定量得到雷擊對復(fù)合材料強度的影響。
展開 Abaqus 復(fù)合材料雷擊后的電-熱-力多場耦合分析
當(dāng)復(fù)合材料遭遇雷擊時，復(fù)合材料會同時受到電-熱-力的耦合作用。根據(jù)焦耳熱定律，雷電流流過時由材料電阻產(chǎn)生的大量焦耳熱量使材料溫度上升，導(dǎo)致材料出現(xiàn)燒蝕損傷。燒蝕損傷也會使材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性能降低。受到雷擊作用后，復(fù)合材料的性能必然會下降，因此還需要對雷擊后復(fù)合材料的剩余強度進行分析，定量計算雷擊對復(fù)合材料承載力的影響。
對復(fù)合材料的雷擊分析可以分為兩個步驟：1 電-熱強耦合分析，2 考慮初始燒蝕損傷的復(fù)合材料漸進損傷分析。
電-熱強耦合分析
電流流過導(dǎo)體的過程中，所耗散的能量會轉(zhuǎn)化為熱能，即產(chǎn)生焦耳熱。電場控制方程為
電流流過導(dǎo)體耗散的能量可以通過焦耳定律描述
熱流密度可以表示為
這里假設(shè)耗散的電能全部轉(zhuǎn)換為熱量，則ηv=1.
熱傳導(dǎo)方程可以用下式描述
美國軍用標(biāo)準(zhǔn)給出了雷電載荷的波形
選取電流幅值最大的A段作為初始雷擊進行分析，A段電流可以用下式描述
A段電流波形如下
建立如圖所示的平板進行電-熱耦合分析
可以得到平板中心點處不同時間的溫度分布如圖所示
考慮初始燒蝕損傷的復(fù)合材料漸進損傷分析
通過電-熱耦合分析得到溫度場后，可以根據(jù)溫度場確定雷擊導(dǎo)致的燒蝕區(qū)域。通過USDFLD子程序標(biāo)記燒蝕的單元，并將其損傷設(shè)置為1.然后結(jié)合UMAT子程序，采用hashin準(zhǔn)則https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1206124對含初始損傷的復(fù)合材料平板進行漸進損傷分析，以獲得其剩余強度。計算得到的損傷云圖和載荷位移曲線如圖所示。
可以發(fā)現(xiàn)，在拉伸載荷作用下，復(fù)合材料從雷擊點處開始發(fā)生破壞，失效過程與中心開孔板類似。通過修改不同的電流峰值，可以定量得到雷擊對復(fù)合材料強度的影響。
有Abaqus相關(guān)的問題可以聯(lián)系扣扣1653004885
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三維電纜電-熱耦合仿真 ￥500
圖1 幾何模型
電纜結(jié)構(gòu)中考慮了以下結(jié)構(gòu)層及材料的定義：
基于COMSOL軟件中的電- 熱耦合相關(guān)模塊，數(shù)值仿真得到了電纜的電勢分布和溫度場分布，仿真結(jié)果如圖所示：
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AnsysWB匯流排電-熱耦合仿真 ￥10
用于仿真的幾何形狀包含一個單元的耦合組件，以及一段連接到電源的
槽間母線板。它由陽極頂部和四個中心柱組成，柱上固定著銅棒和銅條。
施加直流電流及溫度，以及對流散熱等邊界條件。
AnsysWB直流母線電容DC Link電-熱耦合仿真 ￥30
DC-Link 薄膜電容是電動汽車電驅(qū)系統(tǒng)中的一個重要組成部分，在反復(fù)充放電的過程中會導(dǎo)致電容發(fā)熱，影響其使用壽命。
本文基于ANSYS 仿真軟件對某型號DC-Link 薄膜電容器進行溫度場分析，結(jié)果表明，在
高溫環(huán)境中，電容器芯子中心處為溫度最高點，而配備散熱器后，最高溫度點轉(zhuǎn)移至遠(yuǎn)離散熱器的外殼處，散熱器能顯著降低芯子溫度。
1.基于某款實際電容產(chǎn)品簡化的3D模型
2.環(huán)境溫度85℃、帶TIM散熱膠及鋁合金散熱冷板
3.考慮直流輸入電流及紋波電流，芯包損耗發(fā)熱的電-熱耦合工況
4.電流、發(fā)熱量等數(shù)據(jù)為假設(shè)值，實際仿真以真實數(shù)據(jù)為準(zhǔn)
5.模型可以為真實的DC Link熱仿真工作提供極具價值的參考。
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