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熱疲勞建模示例 作為總結(jié)，我們分享官網(wǎng)中幾個(gè)模擬非線性材料的熱疲勞的例子。 表面貼片電阻器的熱疲勞模型 演示了如何使用 Coffin-Manson 和 Morrow 類型的關(guān)系，根據(jù)蠕變應(yīng)變和耗散的蠕變能量來進(jìn)行疲勞評(píng)估。 球柵陣列中基于能量的熱疲勞預(yù)測(cè) 示例中，分析了一個(gè)包含幾個(gè)黏性焊點(diǎn)的微電子芯片。

熱疲勞模型為了模擬熱疲勞破壞(Thermal fatigue)現(xiàn)象，有許多研究提出熱疲勞模型(Thermal fatigue model)，可依照模型采用的物理量區(qū)分為三大類：應(yīng)力(Stress base)、應(yīng)變(Strain base) 以及能量(Energy base) 的模型。

其一，一對(duì)一定制服務(wù)貫穿全程：培訓(xùn)啟動(dòng)前，專屬專員與企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人進(jìn)行2-3輪深度溝通，明確產(chǎn)品類型（如機(jī)械框架、新能源電池包）、研發(fā)痛點(diǎn)（如熱疲勞失效、熱失控防護(hù)）及培訓(xùn)目標(biāo)（如獨(dú)立完成仿真項(xiàng)目、輸出優(yōu)化方案），結(jié)合企業(yè)實(shí)際工況定制課程內(nèi)容。數(shù)據(jù)顯示，這種定制化方案使知識(shí)吸收率比通用培訓(xùn)高42%，遠(yuǎn)超行業(yè)平均水平。

熱疲勞 重復(fù)的熱循環(huán)，即加熱和冷卻的交替周期，會(huì)導(dǎo)致熱疲勞，從而引起材料退化、裂紋和部件故障等問題。 操作環(huán)境 航空航天系統(tǒng)在極端操作環(huán)境下工作，包括極高的溫度和真空條件，導(dǎo)致熱通量管理面臨挑戰(zhàn)。 空氣動(dòng)力學(xué)考慮 流速、邊界層、流動(dòng)分離等空氣動(dòng)力學(xué)因素影響傳熱現(xiàn)象。

在一般的工程問題中，例如動(dòng)力機(jī)械中許多零件在熱應(yīng)力下的強(qiáng)度問題，熱沖擊對(duì)強(qiáng)度的影響，熱疲勞對(duì)零件壽命的影響;金屬零件在熱處理過程中出現(xiàn)的熱應(yīng)力，殘余熱變形和殘余熱應(yīng)力問題;精密切削加工時(shí)，工件和機(jī)床的熱變形及其對(duì)加工精度的影響;冶金設(shè)備在溫度荷載和機(jī)械荷載聯(lián)合作用下的強(qiáng)度和剛度的計(jì)算以及與之對(duì)應(yīng)的合理設(shè)計(jì)問題;熱沖壓加工機(jī)械中零件的熱疲勞問題;化工反應(yīng)裝置在溫度變化時(shí)的強(qiáng)度和熱翹曲問題等等，這些亞待解決的重要課題都需要應(yīng)用熱彈性力學(xué)的理論和方法

圖 1 讀取tgz文件得到的部件列表 在Sherlock中直接定義熱環(huán)境，如下圖： 圖 2 熱環(huán)境定義 定義好熱環(huán)境之后，就可以直接進(jìn)行焊點(diǎn)熱疲勞的分析了。如下設(shè)置焊點(diǎn)的材料（可以在材料庫直接選擇，也可以自定義）及熱循環(huán)事件，點(diǎn)擊運(yùn)行即可。

以某4缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞為例，仿真結(jié)果顯示，活塞頂部邊緣在加速工況下最大熱應(yīng)力可達(dá)350MPa，遠(yuǎn)超材料許用應(yīng)力280MPa，為后續(xù)優(yōu)化指明方向；第二步，熱疲勞壽命預(yù)測(cè)。

對(duì)更小的手持設(shè)備不斷增長(zhǎng)的需求促使片式電阻器尺寸更小，這反過來又引發(fā)了對(duì)焊點(diǎn)熱疲勞壽命以及故障發(fā)生情況的擔(dān)憂。 表面貼片電阻會(huì)受到熱循環(huán)的影響。

第三個(gè)是這個(gè)分析會(huì)獲得一個(gè)穩(wěn)態(tài)的模具溫度場(chǎng)，這個(gè)溫度場(chǎng)可以應(yīng)用于一些高階的分析中，比如耦合到其他的CAE軟件里面，計(jì)算熱疲勞，模具殘余應(yīng)力等。

課程分為以下章節(jié)，涵蓋FEMFAT所有模塊和相關(guān)工程案例應(yīng)用：第一章 FEMFAT疲勞理論基礎(chǔ)第二章 FEMFAT軟件使用詳細(xì)指南第三章 FEMFAT 焊點(diǎn)焊縫建模模塊-Spot/Weld第四章 FEMFAT 基礎(chǔ)模塊案例應(yīng)用-Basic第五章 FEMFAT 通道載荷模塊案例應(yīng)用-ChannelMAX第六章 FEMFAT 瞬態(tài)模塊案例應(yīng)用-TransMAX第七章 FEMFAT 熱疲勞模塊案例應(yīng)用

▲“葉片甩出” （“blade-off” ）試驗(yàn)▲通用動(dòng)力的航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)當(dāng)然除了上面的測(cè)試外，一臺(tái)合格的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)還要經(jīng)過轉(zhuǎn)矩測(cè)試、拆卸檢查、各種極端環(huán)境測(cè)試、振動(dòng)測(cè)試、腐蝕測(cè)試、熱疲勞測(cè)試、損傷容限測(cè)試、側(cè)風(fēng)測(cè)試、聲學(xué)測(cè)試等諸多環(huán)節(jié)，直到通過測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，正式應(yīng)用在飛機(jī)上。

核心是熱疲勞（由于功率循環(huán)導(dǎo)致的熱脹冷縮）和振動(dòng)沖擊疲勞。典型失效模式包括焊點(diǎn)開裂、芯片脫層、連接器失效等。 載荷類型： 低幅度、高頻率的振動(dòng)是主要挑戰(zhàn)。同時(shí)，溫度循環(huán)（高低溫沖擊）是考核電子產(chǎn)品可靠性的核心手段，溫變速率要求極高。 環(huán)境模擬： 對(duì)溫濕度的控制精度和變化速率要求極為苛刻。需要專用的快速溫變?cè)囼?yàn)箱、溫度沖擊箱和精密振動(dòng)臺(tái)。

，良好的耐磨性：開模取件時(shí)，模具表面由于溫度降低而受到拉應(yīng)力作用，產(chǎn)生熱疲勞等，并且熱沖壓過程中模具鋼承受較大的沖擊，需要較高的沖擊韌性。

為強(qiáng)化案例教學(xué)效果，配套Ansys通用熱仿真、Fluent熱耦合、LSDYNA瞬態(tài)熱仿真、NCode熱疲勞仿真四大核心培訓(xùn)模塊，形成“理論講解+案例實(shí)操+邏輯拆解”的三維教學(xué)模式。講師不僅講授操作步驟，更深入解析方案設(shè)計(jì)的底層邏輯，如“為何選擇該導(dǎo)熱率的材料”“流道參數(shù)優(yōu)化的依據(jù)是什么”，確保學(xué)員不僅“知其然”更“知其所以然”。

</li><li>核電：水錘力與管道的結(jié)構(gòu)應(yīng)力的聯(lián)合仿真、壓力容器、閥門與管道的熱疲勞分析中涉及的聯(lián)合仿真，管道熱分層問題和安全殼冷卻耦合仿真等。</li></ul><p>因此，為產(chǎn)品研發(fā)提供一個(gè)多學(xué)科軟件之間耦合仿真環(huán)境實(shí)現(xiàn)對(duì)各類仿真工具、打通工具間的數(shù)據(jù)接口、進(jìn)行聯(lián)合仿真自動(dòng)化，提高仿真設(shè)計(jì)效率變得非常必要。

穩(wěn)態(tài)熱聯(lián)合仿真 僅穩(wěn)態(tài)為主；難處理高頻電磁損耗；需準(zhǔn)確電 / 熱材料參數(shù) 電阻絲發(fā)熱、半導(dǎo)體器件、電鍍、電磁線圈焦耳熱 熱 - 結(jié)構(gòu)耦合（Thermal-Structural） 溫度場(chǎng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)應(yīng)力 / 變形分析（單向 / 雙向耦合） 無縫傳遞熱 - 結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；支持熱膨脹、熱應(yīng)力、熱疲勞評(píng)估

課程鏈接：? Ansys LSDYNA瞬態(tài)熱仿真：https://www.yqgqt.org.cn/training/details/lsdyna? Ansys NCode熱疲勞仿真：https://www.yqgqt.org.cn/training/details/ncode企業(yè)培訓(xùn)聯(lián)系人手機(jī)號(hào)：18602195606