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若鉗位IGBT關斷電阻由5Ω變為10Ω，單次關斷損耗由27mJ增加到45mJ，低壓穿越時( 輸入電壓800V，輸出電流252A，功率因數0)，T2/T3開關損耗由49.6W增加到70.4W，T2/T3總損耗由203.4W增加到224W，增加12%，進一步增加了低壓穿越時的熱應力。

右鍵單擊Solution 插入總變形和應力。單擊solve 進行求解。圖25 結構靜力學計算中導入溫度圖26 溫度對管道造成的應力圖27 溫度導致管道的變形來源：百度文庫

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。

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。

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。

技術鄰Ansys定制培訓可使工程師30天內獨立完成熱應力分析項目，方案落地率達85%，已累計為汽車、機械、新能源等10余個行業培養12000+專業人才，成為企業突破熱應力技術瓶頸的核心助力。

講解核心知識點時，講師全程結合真實行業案例舉例，避免抽象表述：比如介紹“瞬態熱應力與穩態熱應力”的區別時，不會單純講解“時間依賴性”理論，而是通過“汽車發動機啟動（溫度快速變化，需瞬態分析）”與“發動機持續運轉（溫度穩定，用穩態分析）”的場景對比，搭配溫度場云圖動態演示，讓學員瞬間理解兩種分析類型的適用場景；講解“熱膨脹系數對熱應力的影響”時，會以“鋼質散熱板與鋁合金電芯的熱應力匹配”為例，通過仿真結果對比

準確預測由不同材料構成組件中的熱應力是一個具有挑戰性的分析問題。熱致應力由溫度梯度、支撐以及當連接材料具有不同熱膨脹系數（CTE）時產生。對于CTE不匹配的情況，即使溫度均勻，也會導致熱應變的差異，從而引發機械應變和應力。針對這些連接的建模假設會對局部應力產生重大影響。在對這類組件進行建模之前，仿真工程師必須回答的第一個問題是：是什么使部件保持在一起？

只做熱：沒有熱–力耦合的應力演化，無法預測殘余場；只做力：沒有真實的溫度歷程驅動，熱應變與材料退化無從談起。工程意義：快速評估工藝窗口（功率/焊速/熱源形參）對峰溫、HAZ、殘余應力與翹曲的影響；用自動化腳本把“手工建模”變成“可復用流程資產”，支撐 DOE/靈敏度/優化。

因此，在超過70℃的溫差載荷下，僅在溫度載荷條件下，動渦旋齒的熱變形如圖7所示。由于處于動渦旋盤中心的排氣溫度高達105℃，因此渦旋齒頭頂部處產生最大的溫度載荷和熱應力變形，變形量隨著展開角的增大呈減小趨勢。最大熱應力變形為24.8 μm，最小變形值為2.8 μm。

圖7 預應力場變量設置 圖8 ABAQUS熱-力耦合分析流程圖【溫度應力結果對比】將各溫度梯度產生的應力云圖指標進行對比分析如下圖所示。

熱應力分析過程 ABAQUS 提供三種熱應力分析程序：1. 順序耦合熱應力分析，最常用的方法? 當應力是由熱量場存在造成的，并且熱求解過程與應力狀態無關，也就是說應力依賴于熱產生，而熱并不依賴位移。

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。

許多實際工程問題中，由于溫度的影響而使結構產生過大的熱應力，因而產生破壞性效果時有發生。分析由溫度引起的應力(熱應力)有著十分重要的意義。研究物體的熱問題包括兩方面的內容。(1)傳熱問題研究:確定溫度場。(2)熱應力問題研究:在已知溫度場的情況下確定應力應變。實際上這兩個問題是相互影響和耦合的，但是在大多數情況下，傳熱問題所確定的溫度將直接影響物體的熱應力。

電池包快充時，電芯因焦耳熱溫度從25℃快速升至50-60℃，鋼質散熱板與鋁合金電芯的熱膨脹系數差異達1.8倍，極易引發接觸熱應力，形成“熱應力升高-散熱失效-溫度驟升”的惡性循環。

結果發現：熱處理對Q235鋼焊接殘余應力降低效果明顯，且在熱處理降低焊接殘余應力過程中，溫度和時間存在著一個等效性，即加熱溫度低可以長時間保溫，加熱溫度高可以縮短保溫時間，它們在降低焊接殘余應力的效果上是很接近的。下載地址：Q235鋼真實應力應變曲線研究