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根據(jù)層狀撕裂產(chǎn)生的位置大體可以分為三類：第一類是在焊接熱影響區(qū)焊趾或焊根冷裂紋誘發(fā)而形成的層狀撕裂。第二類是焊接熱影響區(qū)沿夾雜開裂，是工程上最常見的層狀撕裂。第三類遠(yuǎn)離熱影響區(qū)母材中沿夾雜開裂，一般多出現(xiàn)在有較多MnS的片狀夾雜的厚板結(jié)構(gòu)中。層狀撕裂的形態(tài)與夾雜的種類、形狀、分布，以及所處的位置有密切關(guān)系。

右鍵單擊Solution 插入總變形和應(yīng)力。單擊solve 進(jìn)行求解。圖25 結(jié)構(gòu)靜力學(xué)計(jì)算中導(dǎo)入溫度圖26 溫度對(duì)管道造成的應(yīng)力圖27 溫度導(dǎo)致管道的變形來源：百度文庫

本文將分享一個(gè) COMSOL 案例庫中的模型：渦輪靜葉片的熱應(yīng)力分析，并研究其中非常重要的熱傳導(dǎo)和熱應(yīng)力的影響。高效的傳熱仿真 為了快速計(jì)算，我們可以預(yù)先定義渦輪靜葉片模型的傳熱，但并不具體求解。請(qǐng)注意，這里介紹的模擬標(biāo)準(zhǔn)可以是研究的最終目標(biāo)，也可以作為了解模型概況和驗(yàn)證所有設(shè)置是否一致的第一步。

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，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)。

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。

技術(shù)鄰Ansys定制培訓(xùn)可使工程師30天內(nèi)獨(dú)立完成熱應(yīng)力分析項(xiàng)目，方案落地率達(dá)85%，已累計(jì)為汽車、機(jī)械、新能源等10余個(gè)行業(yè)培養(yǎng)12000+專業(yè)人才，成為企業(yè)突破熱應(yīng)力技術(shù)瓶頸的核心助力。

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？

只做熱：沒有熱–力耦合的應(yīng)力演化，無法預(yù)測(cè)殘余場；只做力：沒有真實(shí)的溫度歷程驅(qū)動(dòng)，熱應(yīng)變與材料退化無從談起。工程意義：快速評(píng)估工藝窗口（功率/焊速/熱源形參）對(duì)峰溫、HAZ、殘余應(yīng)力與翹曲的影響；用自動(dòng)化腳本把“手工建模”變成“可復(fù)用流程資產(chǎn)”，支撐 DOE/靈敏度/優(yōu)化。

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）”的場景對(duì)比，搭配溫度場云圖動(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

而一些在鋼中形成夾雜物的雜質(zhì)元素則對(duì)疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。 6. 熱處理和顯微組織的影響 不同的熱處理狀態(tài)會(huì)得到不同的顯微組織，因此，熱處理對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響，實(shí)質(zhì)上就是顯微組織的影響。同一成分的材料，由于熱處理不同，雖然可以得到相同的靜強(qiáng)度，但由于組織的不同，疲勞強(qiáng)度可在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。

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

圖7 預(yù)應(yīng)力場變量設(shè)置 圖8 ABAQUS熱-力耦合分析流程圖【溫度應(yīng)力結(jié)果對(duì)比】將各溫度梯度產(chǎn)生的應(yīng)力云圖指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析如下圖所示。

在彎曲和扭轉(zhuǎn)條件下，應(yīng)力的分布集中于表層，表面處理形成的殘余應(yīng)力和這種外加應(yīng)力疊加，使表面實(shí)際承受的應(yīng)力降低，同時(shí)，由于表層材料的強(qiáng)化，因而能有效地提高彎曲和扭轉(zhuǎn)條件下的疲勞強(qiáng)度。和滲碳、氮化以及碳氮共滲等化學(xué)熱處理相反，如果零件在熱處理過程中脫碳，使表層的強(qiáng)度降低，則會(huì)使材料的疲勞強(qiáng)度大幅度降低。

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

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。

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。(2)熱應(yīng)力問題研究:在已知溫度場的情況下確定應(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。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)：熱處理對(duì)Q235鋼焊接殘余應(yīng)力降低效果明顯，且在熱處理降低焊接殘余應(yīng)力過程中，溫度和時(shí)間存在著一個(gè)等效性，即加熱溫度低可以長時(shí)間保溫，加熱溫度高可以縮短保溫時(shí)間，它們?cè)诮档秃附託堄?em>應(yīng)力的效果上是很接近的。下載地址：Q235鋼真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線研究

2、熱處理裂紋產(chǎn)生原因：淬火裂紋是宏觀裂紋，主要由宏觀應(yīng)力引起。