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在應用熱產生載荷和對流邊界條件后，穩態熱解是直接的。 隨后的結構解涉及從.rth文件（LDREAD）讀取溫度。 通過定義至少五個子步，可以實現大撓度。 位移收斂被啟用，熱流收斂被禁用（CNVTOL）。在求解結構分析之前，取消選擇之前為對流定義的SURF152單元。 結果和討論 在穩態熱分析之后，溫度結果是最重要的。

簡介下圖所示的電路板包括三個在正常運行時會產生熱量的芯片。其中一只芯片要電路板通電，芯片就會保持通電，另外兩個芯片通電和斷電是周期性地，在不同的時間以及有不同的持續時間。穩態熱分析和瞬態熱分析用于研究由這些芯片產生的熱量引起的溫度變化。

4.3 材料設置此處選擇理想氣體進行計算，相關設置如下如所示：4.4 邊界條件設置根據SCDM設置中的介紹，對各個邊界條件進行設置，各邊界條件的設置如下：噴管速度入口設置為壓力入口，給定壓力值為260000Pa，溫度設置為1000K，具體設置如下圖：

單元類型的選擇結合本章節仿真條件，并為后續的熱應力仿真作鋪墊，穩態溫度場模擬選用C3D8R三維熱實體單元。該單元既能實現勻速熱傳遞，也可用于瞬態熱分析。單元類型選擇如下圖所示。圖2-1 單元類型的選擇2.

驅動電路印刷電路板（以下簡稱氛圍燈 PCB）的電路原理見圖2。

分析方法 此類問題有兩種分析方法，一種簡化的穩態熱分析，另一種考慮電路板移動影響下的詳細的非穩態分析方法。第一種簡化方法，不考慮電路板的移動，只考慮不同位置下的穩態的熱流場分析。

圖5-2 結果更新3）可視化結果① 溫度云圖單擊菜單欄 后處理> 云圖，選取位置域和變量參數溫度，設置等級參數256，點擊應用，讀取冷熱板區域溫度云圖。圖5-3 溫度云圖② 輻射云圖單擊菜單欄 后處理> 云圖，選取位置域和變量參數輻射強度，設置等級參數256，點擊應用，讀取冷熱板區域輻射強度云圖。圖5-4 輻射云圖

（2） 拓展：本方法可延伸至其他激光加工場景（如切割、焊接、表面處理）或材料類型（如金屬、陶瓷），通過調整熱源模型與邊界條件實現跨領域應用。7、 附件：本案例中的abaqus模型文件（包括cae和激光子程序）

圖5 空氣流動方向3 求解設置3.1求解模型a. 雙擊 求解> 求解模型，設置湍流模型。時間選穩態，流動選不可壓。方法選湍流，熱效應處勾選能量。圖6 模型設置b. 右擊 材料> 添加材料，本案例涉及的材料有4種，包括軟件內置的：鋁和空氣；另外2種電路板和芯片需要額外添加。

；適合基礎熱設計迭代 僅穩態，不考慮時間效應；輻射模型簡化（僅真空 / 灰體表面輻射）；難處理復雜流體對流 電子元件散熱、保溫結構、恒定載荷下的固體溫度場 瞬態熱分析（Transient Thermal） 模擬隨時間變化的溫度響應，支持變載荷、變邊界條件、熱慣性 可捕捉溫度動態過程

計算工況求解算法湍流模型選用k~ε兩方程模型；前三種工況，采用SIMPLE算法，迭代70000次；對于工況4，固定工況1得到的速度場和壓力場，采用SIMPLEC算法，時間步長設為2s，模擬時長設為36小時。邊界條件壓力容器和蒸汽發生器壁面設為熱流邊界條件，其他壁面均設為絕熱邊界條件；對于第四種工況，將其中一個蒸汽發生器壁面設置為變溫度邊界條件。

對于電路板，需要根據設計輸入設置電路板厚度，銅箔層數、厚度及覆蓋率。對于芯片元器件，可以直接賦予軟件材料庫中自帶的Ceramic材料，并定義發熱功率及芯片最高允許結溫(Tjmax)。如此，仿真模型邊界條件元件屬性設置完成。接下來劃分網格并設置溫度控制點便可進行穩態溫度模擬計算。

圖3-8 壁面定義設置Inlet和Outlet，右擊 邊界條件> 插入邊界條件，新建邊界條件，選擇面,分別設置邊界名稱、邊界類型、邊界條件和數值，如圖所示； 圖3-9 入口定義 圖3-10 出口定義4）求解參數設置雙擊 求解>流動分析>交界面>Interfaces，查看自動識別的交界面； 圖3-11 交界面設置右擊 求解

圖5 網格剖分和局部單元精細控制4）部件連接關系定義在Simdroid中使用面面粘接、點面耦合等方式近似模擬印制電路板中各器件的連接關系。圖6 面面粘接、點面耦合約束連接定義5）邊界約束設置在Simdroid中設置初始約束邊界條件，支持對幾何點、線、面、體以及網格節點進行自由度約束。

在此接口中，電流類型的終端邊界條件將在內部導體注入指定電流。外導體和其余外部邊界均設置為接地。為了比較求解結果，將求解器的最大時步也設置為 1ns，結果顯示二者非常吻合。 電磁波，瞬態接口和電流接口計算出的損耗對比。 該圖顯示了使用兩個物理場接口計算的隨時間沉積到模型中的熱量對比，結果顯示二者非常一致。

模型分玻璃域和流體域以及冰層域，壁面均為無滑移邊界條件，風道設置四層邊界層，穩態計算時，常溫不可壓縮流動，標準k-e湍流模型。瞬態計算中，入口溫度采用溫升實驗數據，冰層溫度大于0℃，則認為冰已融化。

首先，基于元件的真實功耗曲線與環境邊界條件，進行高精度瞬態熱分析，獲取從啟動、負載變動到穩態的全過程溫度場時序數據。隨后，將該瞬態溫度場作為體載荷映射至結構模型，通過有限元分析求解其引發的熱應力與應變場。仿真步驟1.打開 ANSYS Workbench，創建“瞬態熱力學系統（Transient Thermal System）”。

仿真模型中使用的邊界條件及物性參數均為假設或經驗值，因此存在計算誤差。 仿真的三維模型對實際模型進行了簡化，忽略了不必要的細節，包括電路板上的微小電器元件、加強筋、凸臺、圓角等。 仿真為減小網格數和計算量，對風機進風口和電磁爐出風口做了簡化處理，這會對風場造成一定影響，進而影響傳熱。 仿真忽略了PCB電路板和控制面板的發熱。

圖 3 穩態熱模塊輻射傳熱分支設置設置完輻射傳熱邊界條件后，再設定其他熱邊界條件。此處需要添加“temperature”分支設定小圓柱體的側面溫度為700℃，如圖 4所示。圖 4 穩態熱模塊其他熱邊界條件設定2 角系數文件設置默認情況下，workbench在計算完輻射面的角系數之后會生成角系數文件，并且在計算完之后自動刪除該文件。

物理場邊界條件 溫度場和流體場仿真需要設置相應的邊界條件，其中溫度場需要設置濕空氣、流入邊界溫度、流出邊界、熱源、熱通量以及輻射散熱邊界，流場設置入口和出口邊界，溫度場和流場之間的耦合關系為非等溫流。詳細物理場邊界條件及場路耦合模型設置如圖4所示。圖4.