力學與熱物理耦合
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
力學與熱物理耦合的視頻教程
Workbench電磁多物理場耦合課程之“Maxwell與Thermal、Fluent磁熱耦合工程應用”
此課程是Workbench電磁多物理場耦合課程中磁熱耦合部分，參加此課程學習的前提是掌握了ANSYS Maxwell電磁場的分析應用的。 本課程是基于ANSYS 2023版本軟件進行相關內容講解，涉及低頻電磁產品的ANSYS Maxwell電磁場仿真優化分析技能的提升，電磁產品的電磁熱、電磁結構力、電磁結構振動噪聲分析，此課程的培訓目標、培訓大綱等信息見下面介紹。
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SYSWELD 磁-熱-相多物理場耦合（高頻淬火）
細化詳解coupling耦合的使用方法，分模塊解析電磁，磁熱，熱相之間的作用關系， 從實例出發，步步深入. 超詳細教程，從模型到仿真，參數選擇，結果查看.
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力學與熱物理耦合的實例教程
為了節省計算時間，計算熱應力時采用半槽模型進行計算。
圖3 熱應力計算模型
（1）溫度分布邊界直接由電熱場計算結果導入。
（2）位移邊界為AB梁底部的支柱固定。
（3）所施加載荷為：
重力加速度9.8m/s2
槽內熔體的壓力：
上部結構壓力
圖 4 溫度分布由熱場計算結果導入
3 后處理結果和分析
電解槽的總位移以及X，Y，Z方向位移如圖5所示。其中X方向為煙道端到出鋁端，Y方向為進電端到出電端，Z方向為豎直方向。總位移最大值為29.8mm，位于陰極炭塊上表面。由于內襯的熱膨脹和陰極炭塊的鈉膨脹，電解槽有上拱的趨勢，中間的炭塊上拱最明顯。
圖5 電解槽位移計算結果
電解槽應力計算結果如圖6所示。最大應力為422Mpa，位于搖籃架拐角處，此處應力集中比較嚴重。
圖6 電解槽Mises應力
4 小結
本文建立了電解槽熱應力-鈉膨脹耦合計算模型，提出了利用傳熱和擴散的相似性來模擬鈉擴散的方法，并根據計算出的鈉濃度分布把鈉膨脹轉化為熱膨脹，模擬了電解槽的鈉膨脹應力和熱應力。模型中考慮了材料非線性、摩擦接觸非線性以及部分保溫內襯的受熱收縮效應，得出了與實際情況比較相近的結果。
展開 大家好，今天我分享的案例模型是一種基于光耦合器的熱光調制光開關模型。是基于rsoft軟件中beam模塊耦合熱光調制物理場而展開模擬研究的。
圖1 熱光調制光開關基本幾何模型
其中加熱電極為鋁電極，具體配置的材料參數圖示如下圖2所示：
圖2鋁電極材料設置參數
其中參數WA,PxA均為參數變量，可自行設定控制波導所在位置。由于熱光調制效應需要涉及到物理場熱光效應模塊，因此對于波導、鋁電極材料分別進行相應材料參數設定。具體如下圖3所示
圖3 波導材料及鋁熱電極熱光材料參數設定
在完成多物理場耦合設置后，進行物理場模擬運算，運算結果如下所示，由于溫度的變化導致波導表面的折射率發生相應的改變：
圖4 溫度變化導致波導表面處有折射率變化
圖5 熱光調制光開光結果圖
如圖5所示，為耦合式光開關調控光場的模擬示意圖，藍色為入射光波導中的光監測能量，綠色為耦合端波導的耦合光能量。因為加熱電極對耦合器的熱光調制作用會使得入射光端處的光能量更顯著一些，而耦合端的光能量較低。因此可實現光開關的閉合和通路的作用。
最后，有需要歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯絡。
展開 鎳鉻電阻層熱-電-力多物理場耦合仿真 ￥500
這是由于熱導致的界面應力過 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引起的界面張力也很重要。電阻層的幾何形狀是設計電路 正常工作的關鍵參數。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，該電阻層產生焦耳熱。該電阻層的屬性決定了產生的熱量。模擬了加熱電路的焦耳熱分布以及熱膨脹變形，模擬結果如圖所示：
焦耳熱分布云圖
電熱板熱膨脹變形
感興趣的朋友，可下載模型源文件，歡迎交流
展開 壓力容器內的熱-流多物理場耦合數值仿真 ￥1000
<p>本案例建立了一壓力容器，考慮了兩種計算工況：（1）全開A口，關閉B口，關閉C口；（2）全開A口和B口，開放C口，容器內的速度場、溫度場和壓力場的動態變化分布。仿真結果展示如下所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/342d08917781496b810f4fcd22fe8364.png" alt="m1.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>幾何模型</strong></p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/4f1eace9fa1d4d2fbe7753f109b4d5a9.gif" title="Untitled1-速度.gif" alt="Untitled1-速度.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/4f1eace9fa1d4d2fbe7753f109b4d5a9.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/4f1eace9fa1d4d2fbe7753f109b4d5a9.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40" data-initial-src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/4f1eace9fa1d4d2fbe7753f109b4d5a9
展開 簡化呼吸道內濕-熱多物理場耦合仿真 ￥1000
<p>本案例建立了一簡化呼吸道模型，如圖1所示，基于此模型，采用COMSOL軟件模擬了呼吸道內循環呼吸作用下通道內的溫度場以及濕度場的隨時間變化，仿真結果如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/83dbcce8e3414ac1bbe32461b00b341e.png" alt="m1.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 簡化呼吸道模型</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/1267ea35d6bf4a5890a77cf325ffc96a.gif" alt="Untitled1.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>呼吸道內速度場變化</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/64bd4dbb3c044243b4b44ce67f69d870.gif" alt="Untitled2.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>呼吸道內溫度場變化</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/d1bc2df911e44026ada79484de824ba7.gif" alt="Untitled3.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>呼吸道內濕度場變化</strong></p><div contenteditable="false" width="100%
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“Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應用大賽優秀作品展示
本屆仿真應用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導體、高科技、能源等行業的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創新實踐，充分展現了仿真技術的無限潛能。我們將陸續為大家分享獲獎佳作，帶您一同領略仿真賦能創新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。
一 前言
耦合場分析，也稱為多物理場分析，分析不同的物理場的相互作用以解決一個全局性的工程問題。例如，當一個場分析的輸入依賴于從另一個分析的結果，那么分析就會被耦合。耦合方式有：
1.單向耦合---前一個分析的結果作為載荷施加給下一個分析，而下一個分析的結果不會影響前一個場的分析結果；
例如，在熱應力問題中，溫度場會在結構場中引入熱應變，但是結構應變通常不會影響溫度分布
經典斷裂力學假設裂紋尖端是數學上的"無限尖點"，導致應力/應變出現非物理的奇異性，且完全忽略缺陷尺度對承載能力的影響。新理論通過"均勻化能量密度"框架，證明裂紋尖端變形實際上是非奇異的，并能客觀預測缺陷尺寸效應，為準脆性材料的極限承載能力評估提供了物理上一致的方法。
一、經典斷裂力學的"阿喀琉斯之踵"
1.1 數學尖點 vs 物理現實
1913年，Inglis分析了含裂紋無限大板的應力集中問題
概述
PCB 組件在工作時產生的熱量會直接影響其電性能與長期可靠性。過高的溫度或頻繁的溫度波動會引發材料老化、信號失真，并因材料間熱膨脹系數不匹配而產生熱應力，最終導致焊點開裂、器件失效等故障。因此，評估 PCB 可靠性必須進行瞬態熱力耦合分析，即先分析動態溫度場，再計算由此產生的熱應力。
目標
通過高保真建模仿真，系統觀察并量化印刷電路板（PCB）上關鍵元器件在瞬態熱載荷作用下的力學響應與應力表現
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。
DC-Link 薄膜電容是電動汽車電驅系統中的一個重要組成部分，在反復充放電的過程中會導致電容發熱，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，結果表明，在
高溫環境中，電容器芯子中心處為溫度最高點，而配備散熱器后，最高溫度點轉移至遠離散熱器的外殼處，散熱器能顯著降低芯子溫度。
1.基于某款實際電容產品簡化的3D模型
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Comsol凍土路基（熱-水-力耦合）模型，水熱采用PDE建模，力學采用軟件自帶的固體力學模塊，路基分為兩層土，計算時間一年，附帶參考文獻。
——科研到工程：Abaqus Goldak 雙橢球 + FROM FILE 實現可復現實驗結果（含 Goldak 熱源 DFLUX ）
適用人群：做焊接/鍵合殘余應力/變形預測、增材制造熱-力場分析的工程師與研究生
代碼環境：Abaqus/CAE 2019（Python 2.7），Abaqus/Standard（DFLUX Fortran 子程序）
本文提供 兩個腳本（Abaqus/CAE
參考文獻：《A straightforward 3D polycrystal plasticity finite element method for dynamic/static recrystallization simulation》
文章doi：10.1016/j.jmst.2024.09.005
在這個文章中，作者提出了一種直接在 CPFEM 中實現 DRX/SRX 的方法，以位錯密度為核心變量
