熱學
關(guān)注創(chuàng)建者：若比鄰 創(chuàng)建時間：2016-12-16
熱學的視頻教程
ABAQUS-茶壺的熱穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)分析
此案例是基于ABAQUS進行的純熱學分析，采用熱學單元DC3D10，tet單元形狀。采用兩個分析步，第一個是穩(wěn)態(tài)分析，得出茶壺的穩(wěn)態(tài)溫度場分布；第二個分析步是瞬態(tài)分析步，時長600s，茶壺在600s內(nèi)的冷卻情況，冷卻方式涉及熱傳導，對流，輻射，輸出溫度場分布和熱流量云圖。
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ABAQUS-鋁棒拉拔成型模擬（熱結(jié)構(gòu)耦合）
定義了鋁材的結(jié)構(gòu)和熱學材料參數(shù)，產(chǎn)熱與對流散熱，輸出應(yīng)力應(yīng)變，溫度場分布云圖。
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ABAQUS細觀混凝土高溫后軸壓性能試驗復現(xiàn)——三維骨料細觀混凝土立方體試塊高溫作用后靜力分析
三維骨料細觀混凝土由于考慮了骨料、ITZ、砂漿不同的熱學和力學性質(zhì)，用于高溫作用后軸壓性能分析有得天獨厚的優(yōu)勢。高溫作用后混凝土的強度、彈性模量減低原因主要有兩方面：一是內(nèi)部材料熱膨脹系數(shù)差異性使得混凝土升溫后發(fā)生不均勻變形導致受拉損傷，二是高溫作用后混凝土分子間作用力降低。由于力加載發(fā)生在試件高溫冷卻后，因此直接將材料性能與當前溫度耦合會導致加載時材料分子間作用力不受溫度影響。
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熱學的實例教程
來源 | Advanced Materials
01
背景介紹
通過設(shè)計熱學超材料的結(jié)構(gòu)構(gòu)型，可實現(xiàn)熱流的操縱與控制，從而獲得超常熱功能，如：熱隱身、熱集中、熱偽裝、熱旋轉(zhuǎn)等。熱學超材料設(shè)計涉及高維設(shè)計空間、多個局部極值、巨大計算成本，以及熱學屬性與單胞結(jié)構(gòu)間多種對應(yīng)關(guān)系等，這給熱學超材料的智能設(shè)計帶來了巨大的挑戰(zhàn)，因此，開發(fā)出自動、實時、可定制化地設(shè)計熱學超材料的方法十分重要。
02
成果掠影
近日，華中科技大學高亮教授團隊關(guān)于熱學超材料拓撲優(yōu)化設(shè)計的最新研究成果提出了深度學習賦能的熱學超材料拓撲優(yōu)化設(shè)計方法，實現(xiàn)了自由形狀熱學超材料的智能設(shè)計。設(shè)計的“熱隱衣”可屏蔽外部溫度場對器件內(nèi)部物體的干擾，實現(xiàn)主動隔熱，可用于熱敏元器件的熱防護。該方法采用深度生成模型，將拓撲功能單胞概率表示在隱空間，根據(jù)熱學超材料的定制功能需求，可自動、實時地生成具有目標熱傳導張量的拓撲功能單胞，進而快速生成熱學超材料。基于上述思路，研究團隊設(shè)計了多種具有自由形狀、背景溫度獨立、全方向功能的熱隱身超材料，并通過數(shù)值仿真和熱學實驗驗證了其良好的熱隱身效果。該研究工作也為熱學超材料的智能設(shè)計提供了全新思路，可靈活實現(xiàn)不同背景材料、自由形狀和不同熱功能的熱學超材料的快速設(shè)計，解決了傳統(tǒng)熱學超材料設(shè)計中大規(guī)模有限元計算與反復優(yōu)化迭代所帶來的計算效率低的難題，進一步推動了熱學超材料在航空航天、電子等領(lǐng)域的工程應(yīng)用。相關(guān)研究成果以“Deep-Learning-Enabled Intelligent Design of Thermal Metamaterials”為題發(fā)表于《Advanced Materials》。
展開 ——有水直久先生
熱學分析的未來
從事熱學分析工作多年的有水先生，他是如何看待熱力學分析的未來的呢？
“我認為最重要的是盡可能多地反映參與人員的熱學設(shè)計思想和意見。參與人員是客戶、設(shè)計師和產(chǎn)品中涉及的每一個人。例如，如果有人認為結(jié)溫很危險，那么我認為進行熱學分析并嘗試是很重要的，如果當時沒有進行熱學分析，我想這是要避免造成麻煩的情況。”
——有水直久先生
有水先生經(jīng)常遇到困難的熱學問題，其中燒蝕的情況很多。
“畢竟，當我認真面對棘手的熱學問題并加以解決時，我很有成就感。我認為解決設(shè)計師的問題是我的使命，而且只有當我碰壁時，我才更有責任作為CAE負責人，受到對其真正價值的質(zhì)疑。這就是為什么我不想逃避，我真的很感謝在這種情況下始終與我合作的軟件開發(fā)商。”
——有水直久先生
將來，他希望利用迄今為止所獲得的熱學分析的專有技術(shù)，來幫助人才的培養(yǎng)。“我不認為僅憑軟件就能發(fā)展壯大。在獲得軟件工程師技術(shù)支持的同時，我們必須自己培養(yǎng)熱學分析的專家。”因此，日立水戶工程有限公司，今后也會繼續(xù)傳承熱學分析的專業(yè)知識技術(shù)。
展開 本課程講述如何使用sysweld軟件進行簡單的熱學仿真．
不需要通過界面點擊操作，通過制作計算文件即可實現(xiàn)全部定義過程．更加清楚．
所給模板可重復使用，只需修改分組和參數(shù)即可,
有問題可留言解答哦.
聲子相干的熱學性質(zhì)在計算材料領(lǐng)域有著非常重要的地位，我們可以通過第一性原理計算得到任一種晶體的熱力學性質(zhì)，但是很多小伙伴尤其是初學者還比較陌生，本文介紹基于DFT計算與聲子相關(guān)的性質(zhì)，是用VASP+phonopy+shengbte計算一種材料的聲子譜，聲子態(tài)密度，熱力學性質(zhì)（包括準簡諧近似下的亥姆霍子自由能，等壓熱容Cp，熱膨脹系數(shù)，格林愛森參數(shù)，和考慮高階聲子的聲子散射，群速度，聲子自由程，熱導率等等）共分為如下幾個部分：
(1). 生成4個輸入文件: POSCAR POTCAR INCAR KPOINTS 然后進行優(yōu)化（這一步優(yōu)化精度需要高一點，不然可能會因為優(yōu)化精度不夠而導致的虛頻）
(2). 通過phonopy擴胞 生成N個位移后的POSCAR（N的數(shù)量取決于結(jié)構(gòu)的對稱性，對稱性越好N的個數(shù)越少也就是計算量越小）然后計算每個displacement的POSCAR的自洽，得到二階力常數(shù)，同時也得到了聲子譜，聲子態(tài)密度和等容熱容等熱力學性質(zhì)
(3). 通過準簡諧近似的方法，考慮聲子隨體積的變化，計算出材料的非簡偕熱力學性質(zhì) 比如等壓熱容和熱膨脹系數(shù)等
(4). 利用thirdorder擴胞生成N個位移后的POSCAR 然后每個都進行自洽得到三階力常數(shù)（如有考慮四階力常數(shù)的必要可用fourorder擴胞得到四階力常數(shù)）
(5).
展開 （八）生成基于測試的簡化熱模型
熱學仿真模型的建立：一個可靠、標準的器件熱模型對于預測器件在各種散熱條件下的結(jié)溫，設(shè)計性能優(yōu)異的散熱模組至關(guān)重要。T3ster 利用熱瞬態(tài)測試法并結(jié)合結(jié)構(gòu)函數(shù)分析，能夠幫助用戶準確獲得熱阻容參數(shù)，不僅能建立穩(wěn)態(tài)熱學模型，還能很好地建立動態(tài)熱學模型（DCTMs）。用戶可以利用這些模型預測器件的穩(wěn)態(tài)以及瞬態(tài)熱學行為 。
熱學仿真模型的驗證：T3ster 具有高精度的采集功能和測試結(jié)果的高重現(xiàn)性，并且 1us 的時間分辨率可以全方位地驗證模型的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)特性。是目前唯一滿足半導體熱阻模型測試標準的測試儀器 。
（九）精細熱模型校準
FloTHERM 是廣泛應(yīng)用于全球各地電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師和電子電路設(shè)計工程師的電子系統(tǒng)散熱仿真分析軟件。T3ster 通過提供物理測試方法對 FloTHERM 熱仿真軟件進行補充，可以用來驗證仿真模型或測試制造過程的質(zhì)量。T3ster 通過導入生成的帶有器件封裝的結(jié)構(gòu)函數(shù)測試結(jié)果并自動進行熱模型校準，通過對某些不確定參數(shù)進行合理設(shè)計并計算，得到 FloTHERM 熱模型和 T3ster 模型匹配的結(jié)果，最終達到精確建模和驗證的目的。
四、T3ster 的應(yīng)用場景
（一）半導體制造與測試
在半導體制造過程中，T3ster 可用于評估封裝半導體器件的熱性能，確保產(chǎn)品符合設(shè)計要求和行業(yè)標準。通過對生產(chǎn)線上的器件進行熱特性測試，及時發(fā)現(xiàn)熱性能異常的產(chǎn)品，進行工藝調(diào)整和優(yōu)化，提高產(chǎn)品的良品率和可靠性 。
（二）電子系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化
在電子系統(tǒng)設(shè)計階段，工程師可使用 T3ster 評估和優(yōu)化電子元件的熱性能。通過測試，發(fā)現(xiàn)潛在的熱問題，如熱路徑劣化或特定組件的熱阻變化等，從而對系統(tǒng)設(shè)計進行改進，提升整個電子系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性和性能 。
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熱學的相關(guān)專題、標簽、搜索
熱學的最新內(nèi)容
本次專題不僅串聯(lián)起流體與熱學的多物理場實時交互，更展示了Ansys Discovery與Icepak等工具之間的無縫融合，歡迎大家報名參會。
劉杰明 | Ansys 高級應(yīng)用工程師
南京航空航天大學工學碩士。擁有多年工程仿真經(jīng)驗，現(xiàn)從事仿真技術(shù)應(yīng)用與技術(shù)支持工作，面向電子高科技、汽車、家電等行業(yè)，專注結(jié)構(gòu)/流體/熱多物理場耦合仿真應(yīng)用。
四、結(jié)語
通過宏觀性能評估、物理分級、分子量表征及熱學解析的多維交叉測試流程，國高材分析測試中心明確了引發(fā)兩款材料性能差異的機理。
在常規(guī)出廠參數(shù)相似的背景下，兩款mLLDPE樹脂的性能差異源于催化劑對單體插入傾向的微觀控制不同。
作品名稱：電動汽車輪轂電機多學科仿真設(shè)計集成平臺
作者： 史浩然 | 比亞迪股份有限公司
關(guān)鍵詞：永磁同步輪轂電機；集成設(shè)計平臺；多學科設(shè)計；有限元；二次開發(fā)；數(shù)據(jù)庫管理
作者說
Ansys作為一款專業(yè)的仿真工具，涵蓋了電磁學、熱學、靜力學、動力學等各大領(lǐng)域。各學科領(lǐng)域均有標準化的工作流，同時具備強大的API，支持基于多種編程語言完成二次開發(fā)。
QuantumATK提供先進的圖形用戶界面與獨特的方法完備性，使用戶能夠在一個集成框架內(nèi)計算各種基本材料屬性(例如電子、結(jié)構(gòu)、光學、熱學、磁學及力學等)，以及其他需要更復雜仿真設(shè)置的特性(例如電子與熱傳輸、電子-聲子耦合、壓電性及熱電性等)。
該平臺可對復雜電學與熱學行為進行半定量、較高精度預測，為功率模塊設(shè)計優(yōu)化提供支撐。
11:40-12:25 | 熱力耦合仿真在汽車電子助力轉(zhuǎn)向(EPS)電控單元(SCU)可靠性中的應(yīng)用
演講嘉賓：汪兵兵｜博世華域轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有限公司 硬件仿真主管
致力于通過仿真對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電磁、EMC、電子散熱、可靠性進行正向設(shè)計，具有十二年的仿真工程經(jīng)驗。
除此以外，由于其獨特的關(guān)鍵字卡片設(shè)計，在電磁、熱學以及ICFD流體模塊等方面也有著強大的功能，對一些特定場景的應(yīng)用提供了很好的仿真拓展空間，如磁場仿真、電熱學仿真等，求解器功能也在不斷更新中。同時LS-DYNA在多物理場耦合方面也非常的友好，耦合效果和精度也較高。
Ansys Mechanical是業(yè)界領(lǐng)先的有限元求解器，具有結(jié)構(gòu)、熱學、聲學、瞬態(tài)和非線性功能，可幫助改進建模。
Ansys Mechanical是業(yè)界領(lǐng)先的有限元求解器，具有結(jié)構(gòu)、熱學、聲學、瞬態(tài)和非線性功能，可幫助改進建模。
- 使用圖形界面創(chuàng)建熱學、電學模型，并通過手動計算驗證結(jié)果。
## 前置要求
建議具備大學水平的數(shù)學、物理或通用系統(tǒng)概念基礎(chǔ)。無需 OpenModelica 或 Modelica 經(jīng)驗，適合希望在工程及相關(guān)領(lǐng)域?qū)W習動態(tài)系統(tǒng)建模與仿真的初學者。
新增循環(huán)對稱約束，支持全周擴展顯示，適用于大型旋轉(zhuǎn)機械的靜態(tài)、動態(tài)、熱學分析，提升計算效率。
3、分析求解
多物理場分析能力增強，新增強熱固耦合分析，支持導入上游電磁、流體分析結(jié)果進行單向流熱固耦合分析。
