瞬態熱應力仿真的案例
Workbench瞬態熱應力仿真
Workbench除了做穩態熱應力變形，還可以做瞬態熱應力變形。熱雙金有兩個熱膨脹系數不同的金屬組成，熱膨脹系數越大，其為主動層，帶動被動層受熱彎曲。
通過workbench瞬態熱模塊和瞬態結構模塊可模擬該類情景。若考慮空氣對流對熱雙金表面溫度分布的影響，可使用Fluent與瞬態結構模塊進行熱應力仿真。Workbench仿真搭建流程如下所示，
現假設兩個熱雙金體功耗不同，主動層更大，在Fluent計算熱雙金瞬態溫度分布；接著將結果導入到瞬態結構模塊；最后設置約束，這樣搭建完整的瞬態熱應力仿真操作流程。
1-120s的仿真結果如下圖所示
僅為演示，提供一定參考意義。
展開 ansys18.2焊接過程分析瞬態熱分析熱應力分析 ￥8.88
ansys18.2焊接過程分析
移動熱源通過插件實現
瞬態熱應力分析例子
定義熱膨脹系數
!
TB,MISO,1,10,3 ！定義隨溫度變化的應力-應變關系
TBTEMP,20 ！20度時的應力-應變關系
TBPT,,fy/exx,fy
TBPT,,0.02,fy
TBPT,,0.15,fy
!
TBTEMP,100 ！100度時的應力-應變關系
TBPT,,fy/exx,fy
TBPT,,0.02,fy
TBPT,,0.15,fy
!
TBTEMP,200 ！200度時的應力-應變關系
TBPT,,0.807*fy/(0.9*exx),0.807*fy
TBPT,,0.02,fy
TBPT,,0.15,fy
!
TBTEMP,300 ！300度時的應力-應變關系
TBPT,,0.613*fy/(0.8*exx),0.613*fy
TBPT,,0.02,fy
TBPT,,0.15,fy
!
TBTEMP,400 ！400度時的應力-應變關系
TBPT,,0.420*fy/(0.7*exx),0.420*fy
TBPT,,0.02,fy
TBPT,,0.15,fy
!
TBTEMP,500 ！500度時的應力-應變關系
TBPT,,0.360*fy/(0.6*exx),0.360*fy
TBPT,,0.02,0.780*fy
TBPT,,0.15,0.780*fy
!
TBTEMP,600 ！600度時的應力-應變關系
TBPT,,0.180*fy/(0.310*exx),0.180*fy
TBPT,,0.02,0.470*fy
TBPT,,0.15,0.470*fy
!
TBTEMP,700 ！
展開 ANSYS workbench錐形透鏡瞬態熱應力分析 ￥10
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
你會得到什么：
1、學習錐形透鏡的三維模型處理
2、學習線瞬態熱結構耦合分析步的建立
3、學習錐形透鏡熱結構耦合分析的載荷施加
4、學習錐形透鏡熱結構耦合載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 錐形透鏡瞬態熱應力分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
Ansys 案例研究 | 瞬態熱力耦合分析—PCB 組件上的熱應力生成
9.對模型進行網格劃分并運行瞬態結構仿真，輸出應力結果云圖，該圖顯示了應力隨時間的變化情況。
總結
本次分析成功執行了 PCB 組件的瞬態熱-順序耦合仿真。通過將瞬態熱分析得到的溫度時程作為載荷，輸入至瞬態結構分析中，直接觀察并獲得了關鍵元器件的熱應力隨時間變化的響應。
仿真結果直觀展示了在功率加載或環境變化的瞬態過程中，熱應力如何隨溫度場同步演變，清晰地揭示了應力集中區域的動態形成過程與峰值時刻。這為評估元件在真實波動工況下的瞬態力學負載與潛在風險提供了直接的依據。
本次分析有效完成了從動態熱輸入到動態應力輸出的因果鏈路驗證，為后續的簡易可靠性評估與設計改進提供了核心的觀測數據。
展開 Comsol 穩態和瞬態的熱性能仿真
一、模型搭建
新建→模型向導→選擇三維； 選擇物理場：傳熱→固體傳熱，按增加→研究，選擇研究：預置研究→穩態→完成；
導入相應的二維或三維模型，或者直接在 COMSOL 里自建幾何模型；導入：頂部工具欄：導入，選中幾何 1→選擇單位→導入，最后形成聯合體→全部構建；
可在右側框內搜索要添加的材料，然后“增加到選擇”；或者添加空材料，去選擇一個域，然后材料屬性目錄下會出現做該仿真必要的參數，輸入參數即可；材料分配及屬性如下。
第一種材料：
第二種材料：
第三種材料：
二、施加載荷
點擊初始值 1：溫度默認單位 K，可修改為℃； 熱絕緣 1：默認選擇所有邊界； 右鍵“固體傳熱”，添加溫度，邊界選擇輸入載荷的區域；
左側溫度
右側溫度
上下兩側熱絕緣
三、穩態計算
點擊“研究”開始計算，仿真完成后，結果下面自動出現“溫度”；點擊溫度→體，出現仿真結果圖；可通過派生值→全局計算，計算自己所需要的值。
四、瞬態計算
右側任務欄：預置研究→瞬態； 研究 2 →步驟 1：研究設定； 時間單位：可設置為 s；時間：設置仿真時間范圍及步長；
仿真完成后，結果下面自動出現 “溫度”； 點擊溫度→表面。出現仿真結果圖。可看到溫升變化，和穩態保持一致； 派生值，右鍵，“體最大值”，會在仿真圖下方出現“表格 2”，自動將時間和溫度的對應變化列出來；
中間區域隨時間溫升情況
有問題聯系：
展開 基于Icepak對儲能電池pack的瞬態熱仿真案例 ￥20
<p> 對于儲能電池pack在充放電過程中，電芯發熱量不是恒定功率，且在不同SOC下發熱功率有較大差異，故基于基于Icepak進行瞬態熱仿真求解，分析出在不同時刻電芯的熱特性，是一種更準確有效的熱仿真評估方案。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202401/imgs/660757871fe54afaa497dcebef3cb8ee.png"></p>
展開 【熱仿真】穩態和瞬態計算方法 ￥20
序號
符號
示意
Card image
示意
數值
單位
1
E
Young’s modulus
MAT1
楊氏模量
210000
MPa
2
NU
Poisson’s ratio
泊松比
0.3
/
3
RHO
Material density
密度
7.85*10^-9
t/mm^3
4
A
Thermal expansion coefficient
線膨脹系數
1*10^-5
/℃
5
K
Thermal conductivity
MAT4
導熱系數
73
mW/(mm·℃)
6
H
Heat transfer coefficient
傳熱系數
0.040
mW/(mm^2·℃)
展開 fcBGA-H封裝瞬態熱特性 仿真&測試（一）
隨著功能要求的提高，功率和熱流密度越來越大。因此，對于高功率倒裝芯片，客戶在不斷的推進TIM（熱界面材料）的低熱阻化。
TIMs（Thermal Interface Materials）是用于提高固體接觸面之間傳熱性能的導熱材料。比如CPUs和散熱器之間，若出現微小間隙，由于空氣導熱性能極差，整個散熱效率就會嚴重降低。因此，TIM的熱特性對于散熱方案的可靠性是至關重要的，尤其是發熱部位的最高溫度（結溫Tj），散熱片上表面溫度（殼溫Tc），和上述兩點之間的熱阻。測殼溫Tc的傳統方法是，在散熱片中心放置一個熱電偶。該方法的一個最大問題是只能用散熱片中心位置的溫度來表征殼溫。但是在實際應用中，最高溫度的位置我們通常不確定，尤其是當給結區加載非均勻熱載荷（non-uniform power）的時候。
本文主要討論的是：
a. 描述如何使用不借助熱電偶的瞬態測試設備測試fcBGA封裝器件（由STATS ChipPAC制造）的TIM熱特性，尤其是結殼熱阻Rjc；
b. 描述如何測試在風扇不同轉速下（模擬真實工況）封裝器件的Rja（結到環境的熱阻）；
c. 闡明功率脈普對結構函數的影響；
d. 描述如何通過仿真生成一個仿真結構函數，再用測試結構函數來修正仿真結構函數，最后用修正后的結構函數生成熱阻網絡模型，應用于系統級產品中；
e. 明確并改進更好的仿真和測試方法。
2. 封裝器件和熱測試裝置的結構
STATS ChipPAC內部搭建了一個flip-chip測試裝置（test vehicle），專門用于評估TIM的熱特性，其結構如圖1所示。
展開 AnsysWB-基于熱循環載荷的焊球熱應力仿真 ￥15
由于反復接通和斷開電源，微電子元件受
</div><div contenteditable="false" width="100%">
到熱循環的作用，因此，焊點處出現裂紋，斷開了芯片與印刷電路板的連接，從而導
</div><div contenteditable="false" width="100%">
致故障。
</div><p>本例基于 “非線性結構材料模塊”中的模型 “黏塑性焊點”。</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202512/attachment/cfacfaa56fd948108d043c368bd3c241.png" style="display: inline-block;" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202512/attachment/cfacfaa56fd948108d043c368bd3c241.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202512/attachment/cfacfaa56fd948108d043c368bd3c241.png?
展開 某地鐵能量回收系統IGBT模塊熱瞬態響應仿真分析
熱瞬態數值模擬的要點：首先功率器件內部的分布和分立器件的各自的瞬態熱耗函數必須確定，其次定義仿真域和瞬態熱響應的時間周期，最后就是網格的劃分和運行計算了，以上就關鍵結果輸出供大家參考，有疑問可留言。
熱應力仿真案例分享
仿真軟件可以幫助我們理解和優化組件設計。任何一個仿真都需要基于實際應用建立模型。建模使我們能夠足夠詳細地表征真實的現象，從而獲得特定應用或組件的相關信息。本文將分享一個 COMSOL 案例庫中的模型：渦輪靜葉片的熱應力分析，并研究其中非常重要的熱傳導和熱應力的影響。
高效的傳熱仿真
為了快速計算，我們可以預先定義渦輪靜葉片模型的傳熱，但并不具體求解。請注意，這里介紹的模擬標準可以是研究的最終目標，也可以作為了解模型概況和驗證所有設置是否一致的第一步。無論哪種情況，我都建議從建立簡單的模型開始，在這個過程中可以通過設置不同的參數來輕松驗證模型行為。此外，如果不需要幾個小時或好幾天才能獲得模擬結果，效果會更好。(這種計算只應在經過驗證的初始模型作為實際生產前的最終模型進行仿真時，或為確保質量的最終模擬時運行)。
靜葉片的幾何結構，包括安裝細節、葉片及葉片內的冷卻管道。
模擬渦輪靜葉片的熱應力
讓我們以
渦輪靜葉片熱應力分析模型
為例，來說明如何通過定義各種模擬細節來建立一個高效但仍能確保準確性的模型。在這個案例模型中，定子由葉片內的一根導管組成，流體通過導管流經定子進而冷卻結構。由于靜葉片的速度很高，周圍環境和定子表面之間的熱量也會大量傳遞。
加快模型計算的關鍵是使用平均努塞爾數相關性，而不是通過模擬管道和葉片周圍的復雜流動來估算流體和結構之間的傳熱系數。根據經驗或文獻查閱，可以找到能夠很好地反映熱交換過程的平均努塞爾數相關性。
預定義和用戶定義表達式
在靜葉片模型中，一些熱交換系數是利用經典條件建立的，而模型的一些部分并不適合任何一個經典的設置。因此，這部分需要經過模擬條件驗證的定制公式。對于經典條件，
傳熱模塊
提供了預定義的相關關系。
展開 CAE仿真對汽車零部件的仿真分析（二）離合器熱應力分析
汽車離合器的熱應力和熱變形是汽車行業在可靠性設計中所關心的最基本的問題，通過CAE仿真指出汽車在高溫和相互作用力的條件下產生的集中應力和變形等。仿真數據為汽車離合器產品的全生命周期設計和評估提供重要的參考依據，在汽車產品設計過程中提高可靠性、降低產品的損壞率、壓縮成本方面起到了顯著的作用。下面我們通過一個案例對汽車離合器熱應力進行分析。
案例分析工況：
將壓盤和摩擦片之間連接簡化成綁定，兩個摩擦片的金屬部分螺栓連接簡化為耦合連接，摩擦片金屬部分和從動軸之間的螺栓連接簡化成耦合連接，固定住耦合點。將整個模型由初始溫度20℃升溫到120℃，計算升溫后模型各部件的熱應力和變形情況。
分析結果—應力云圖：
從結果云圖上看，受熱之后，壓盤熱應力最大位置位于壓盤前表面，摩擦片最大熱應力位于兩摩擦片之間的面。
分析結果—變形量云圖：
從結果云圖上看，位移變形量較大的地方發生在壓盤邊緣，最大變形量為0.04595mm。
分析結果-位移變形云圖-X方向：
分析結果-位移變形云圖-Y方向：
分析結果-位移變形云圖-Z方向：
結果匯總：
摩擦片和壓盤最大熱應力以及熱變形總結如下表。
總結：
通過對汽車離合器拉力強度分析，我們可以看出合理運用CAE仿真技術，可以有效的解決汽車研發過程中一些技術上的難點和問題，縮短研發周期從而提升產品的市場競爭力。
展開 膠熱固殘余應力仿真
各位大佬，怎么使用abqus仿真膠熱固過程產生的殘余應力
5_APDL基礎及仿真理論-熱應力分析
熱應力分析
!學習重點：
!1、 理解熱力耦合的直接法和間接法
!間接法：先進行熱分析，然后將求得的節點溫度作為載荷施加到結構應力分析中。
!直接法：直接采用具有溫度和位移自由度的耦合單元，同時得到熱分析和結構應力分析的結果。直接法又分弱耦合和強耦合選擇強耦合時，形成不對稱矩陣，線性系統可以直接求解。選擇弱耦合時，對稱矩陣，還是把熱和結構分別進行求解，并將熱結果施加在結構上，是間接法的變形，至少經過兩次迭代。弱耦合可以保證精度。
!2、如何利用坐標值來選擇單元或幾何。熟練應用nsel，lsel，asel命令。選擇不同的單元，指定不同單元類型，或者材料屬性
!3、后處理強度理論的理解。不同的材料可以發生不同形式的失效。而且同一種材料在不同的受力狀態下，也可以發生不同的失效模式。如碳鋼單向拉伸，以屈服模式失效。但制成螺釘時，其根部應力集中引起三向拉伸，會出現斷裂。鑄鐵單向拉伸斷裂失效，但是鋼球擠壓鑄鐵板時，接觸點三向受壓狀態，鑄鐵出現屈服。無論脆性還是塑性材料，在三向拉應力相近時應用第一強度理論（最大拉應力），以斷裂失效判定。在三向壓應力相近時，都會引起塑性變形，采用第三或第四強度理論。
！第三強度理論，最大切應力理論。各向同性的材料，最大剪應力校核，適用于塑性材料，屈服失效。偏保守。σ1-σ3≤ [σ]。莫爾強度理論可以看做第三強度理論的推廣，但是實際上莫爾強度理論以試驗資料為基礎，經過邏輯綜合得到的。
！第四強度理論，最大形狀改變比能理論，適用于塑性材料的屈服失效，比第三理論適用范圍廣。Squa{1/2*[ (σ1-σ2)^2 + (σ2-σ3)^2 +(σ3-σ1)^2 ] } ≤ [σ]
!案例如下：
! 某液體管路內部通有液體，外部包有保溫層，保溫層與空氣接觸，結構如圖2.1所示。
展開 