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溫度加載 熱應(yīng)力分析 三、模型建立 在workbench 的工具箱中拖拽Fluid Flow（Fluent）、Steady-State Thermal

Workbench除了做穩(wěn)態(tài)熱應(yīng)力變形，還可以做瞬態(tài)熱應(yīng)力變形。熱雙金有兩個(gè)熱膨脹系數(shù)不同的金屬組成，熱膨脹系數(shù)越大，其為主動(dòng)層，帶動(dòng)被動(dòng)層受熱彎曲。 通過workbench瞬態(tài)熱模塊和瞬態(tài)結(jié)構(gòu)模塊可模擬該類情景。若考慮空氣對(duì)流對(duì)熱雙金表面溫度分布的影響，可使用Fluent與瞬態(tài)結(jié)構(gòu)模塊進(jìn)行熱應(yīng)力仿真。

過高的溫度或頻繁的溫度波動(dòng)會(huì)引發(fā)材料老化、信號(hào)失真，并因材料間熱膨脹系數(shù)不匹配而產(chǎn)生熱應(yīng)力，最終導(dǎo)致焊點(diǎn)開裂、器件失效等故障。因此，評(píng)估 PCB 可靠性必須進(jìn)行瞬態(tài)熱力耦合分析，即先分析動(dòng)態(tài)溫度場(chǎng)，再計(jì)算由此產(chǎn)生的熱應(yīng)力。 目標(biāo)通過高保真建模仿真，系統(tǒng)觀察并量化印刷電路板（PCB）上關(guān)鍵元器件在瞬態(tài)熱載荷作用下的力學(xué)響應(yīng)與應(yīng)力表現(xiàn)。

案例介紹了ANSYS workbench 錐形透鏡瞬態(tài)熱應(yīng)力分析。本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。

摘要：以某一企業(yè)18cc型號(hào)電動(dòng)汽車渦旋壓縮機(jī)為研究對(duì)象，結(jié)合有限元理論綜合考慮，腔體內(nèi)存在溫度場(chǎng)及氣體壓力等載荷條件，采用熱固間接耦合的方法在workbench平臺(tái)上對(duì)動(dòng)渦旋盤的變形應(yīng)力情況進(jìn)行數(shù)值模擬仿真。得到工作腔內(nèi)部壓力、溫度等性能參數(shù)及應(yīng)力分布規(guī)律，并結(jié)合仿真結(jié)果分析指出對(duì)壓縮機(jī)性能產(chǎn)生影響的因素。

講解核心知識(shí)點(diǎn)時(shí)，講師全程結(jié)合真實(shí)行業(yè)案例舉例，避免抽象表述：比如介紹“瞬態(tài)熱應(yīng)力與穩(wěn)態(tài)熱應(yīng)力”的區(qū)別時(shí)，不會(huì)單純講解“時(shí)間依賴性”理論，而是通過“汽車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)（溫度快速變化，需瞬態(tài)分析）”與“發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)（溫度穩(wěn)定，用穩(wěn)態(tài)分析）”的場(chǎng)景對(duì)比，搭配溫度場(chǎng)云圖動(dòng)態(tài)演示，讓學(xué)員瞬間理解兩種分析類型的適用場(chǎng)景；講解“熱膨脹系數(shù)對(duì)熱應(yīng)力的影響”時(shí)，會(huì)以“鋼質(zhì)散熱板與鋁合金電芯的熱應(yīng)力匹配”為例，通過仿真結(jié)果對(duì)比

準(zhǔn)確預(yù)測(cè)由不同材料構(gòu)成組件中的熱應(yīng)力是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的分析問題。熱致應(yīng)力由溫度梯度、支撐以及當(dāng)連接材料具有不同熱膨脹系數(shù)（CTE）時(shí)產(chǎn)生。對(duì)于CTE不匹配的情況，即使溫度均勻，也會(huì)導(dǎo)致熱應(yīng)變的差異，從而引發(fā)機(jī)械應(yīng)變和應(yīng)力。針對(duì)這些連接的建模假設(shè)會(huì)對(duì)局部應(yīng)力產(chǎn)生重大影響。在對(duì)這類組件進(jìn)行建模之前，仿真工程師必須回答的第一個(gè)問題是：是什么使部件保持在一起？

許多實(shí)際工程問題中，由于溫度的影響而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力，因而產(chǎn)生破壞性效果時(shí)有發(fā)生。分析由溫度引起的應(yīng)力(熱應(yīng)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(nèi)容。(1)傳熱問題研究:確定溫度場(chǎng)。(2)熱應(yīng)力問題研究:在已知溫度場(chǎng)的情況下確定應(yīng)力應(yīng)變。實(shí)際上這兩個(gè)問題是相互影響和耦合的，但是在大多數(shù)情況下，傳熱問題所確定的溫度將直接影響物體的熱應(yīng)力。

? 需要跑兩個(gè)分析: 先分析熱傳導(dǎo)，再將溫度結(jié)果導(dǎo)熱應(yīng)力分析? 熱分析的結(jié)果，如溫度(位置，時(shí)間的函數(shù))被讀入應(yīng)力分析，作為一個(gè)預(yù)定義場(chǎng)。2. 完全耦合熱應(yīng)力分析，最常用的方法? 應(yīng)力依賴于溫度場(chǎng)并且溫度也依賴于應(yīng)力場(chǎng)。? 只需要跑一個(gè)析。3.

熱應(yīng)力分析 !學(xué)習(xí)重點(diǎn)： !1、 理解熱力耦合的直接法和間接法 !間接法：先進(jìn)行熱分析，然后將求得的節(jié)點(diǎn)溫度作為載荷施加到結(jié)構(gòu)應(yīng)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(shí)得到熱分析和結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析的結(jié)果。直接法又分弱耦合和強(qiáng)耦合選擇強(qiáng)耦合時(shí)，形成不對(duì)稱矩陣，線性系統(tǒng)可以直接求解。

<p>在本研究中，我們基于ANSYS Workbench平臺(tái)開展了太陽(yáng)能加熱鋁鍋的熱-結(jié)構(gòu)耦合（熱固耦合）數(shù)值模擬分析，旨在揭示鋁鍋在太陽(yáng)輻射加熱過程中的溫度場(chǎng)演化規(guī)律及其對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力與變形的影響。太陽(yáng)能作為一種綠色可再生能源，其加熱過程伴隨著顯著的溫度梯度，尤其在鍋體壁厚不均或存在邊界散熱的情況下，更容易引發(fā)熱應(yīng)力集中和局部形變。

6f75cc8220084c4081b6efb994ce3d04.png" style="display: inline-block;" data-regular="true"><img src="https://img.jishulink.com/202503/attachment/6f75cc8220084c4081b6efb994ce3d04.png"></figure></figure><p><br></p><p>附件為piston.rar，里面包括熱應(yīng)力

本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：1、學(xué)習(xí)型仿真工程師2、理工科院校學(xué)生你會(huì)得到什么：1、學(xué)習(xí)泵殼的三維模型處理2、學(xué)習(xí)線性熱結(jié)構(gòu)耦合分析步的建立3、學(xué)習(xí)泵殼熱結(jié)構(gòu)耦合分析的載荷施加4、學(xué)習(xí)泵殼熱結(jié)構(gòu)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 泵殼熱結(jié)構(gòu)耦合分析。