Finite Element Analysis of Thermal Stresses in Ceramic/Metal Gradient Thermal Barrier Coatings

This paper studied the thermal stresses of ceramicl metal gradient thermal barrier coating which combines the conceptions of ceramic thermal barrier coating （TBC） and functionally gradient material （FGM）. Thermal stresses and residual thermal stresses were calculated by an ANSYS finite element analysis software. Negative thermal expansion coefficient method was proposed and element birth and death method was applied to analyze the residual thermal stresses which have non-uniform initial temperature field. The numerical results show a good agreement with the analytical results and the experimental results.

基于ANSYS的功率VDMOS器件的热分析及优化设计

针对TO-220AB封装形式的功率VDMOS器件,运用有限元法建立器件的三维模型,对功率耗散条件下器件的温度场进行热学模拟和分析,研究了基板厚度、粘结层材料及粘结层厚度对器件温度分布的影响。分析结果表明,由芯片至基板的热通路是器件的主要散热途径,基板最佳厚度介于1~1.2 mm之间,且粘结层的导热系数越大、厚度越薄,越有利于器件的散热。

用ANSYS分析钢-混凝土组合柱的温度场

利用有限元分析软件ANSYS对火灾情况下钢-混凝土组合柱的温度场进行分析,获得了构件截面温度场的分布规律,计算结果与试验结果吻合良好,从而为进一步深入认识钢-混凝土组合结构的高温下力学性能创造了条件。

ANSYS三维热分析及应用

首先以立方体和圆筒的传热与热应力分析为例，介绍运用ＡＮＳＹＳ软件进行三维热分析的基本过程，包括模型的构造、边界条件的施加、问题的求解及结果的分析．

气密性陶瓷封装内热应力的ANSYS分析

采用有限元方法,运用ANSYS软件,分析计算了气密性陶瓷封装管壳内温度及热应力分布,比较了4种粘接剂对芯片温度及热应力分布的影响。热分析表明,芯片中心处温度最高,边角处最低;不同粘接剂都因为厚度较薄,对芯片温度的分布无较大影响。热应力分析表明,由于热分布不均匀,使芯片与粘接剂的接触处有较大的热应力,主要集中在粘接剂与芯片的下底面,此处也是最容易导致芯片脱落失效的部分。对比4种粘接剂的结果发现:采用H35作粘接剂时,应力峰值为17.0MPa,但芯片与粘接剂和底座之间的热应力较大;采用PbSnAg焊料作粘接剂时,应力峰值为41.9MPa,但芯片与粘接剂和底座之间的热应力较小。

基于ANSYS的某活塞热应力分析

结合虚拟样机技术和有限元分析技术,使用SolidWorks建立活塞的虚拟样机后,通过SolidWorks与ANSYS的接口,将温度载荷施加在活塞的有限元模型上,得到温度场分布;在对某发动机活塞组进行了结构介绍和理论分析的基础上,采用ANSYS软件建立了活塞组三维有限元模型;基于有限元理论对有限元模型进行仿真计算,确定了热应力和变形集中部位。通过对有限元仿真结果进行分析可以看出,该研究验证了分析的可行性和准确性,能够为活塞进一步的优化设计提供理论依据。

基于ANSYS的储热室隔热性能数值模拟

采用能量平衡方程建立了储热室壁中钢壳及隔热材料稳态传热的数学模型,应用有限元软件ANSYS热分析功能对储热室壁的隔热性能和温度场分布进行了稳态热分析,模拟结果与理论计算结果吻合良好。分析结果对储热室设计中隔热体材料及结构的选择和设计具有积极意义。

基于ANSYS的稻草/PS层合复合材料保温性能仿真分析

采用稻草板与聚苯乙烯泡沫板复合作为复合墙体的保温材料,利用ANSYS有限元软件模拟冬季条件下热量由室内通过该保温材料向室外的传递。通过单因素试验分析当P、S分别变化时,1型、2型、3型复合材料的温度场分布、导热系数和热流密度的改变;经过4因素7水平的均匀试验,分析当P、S同时变化时,2型和3型复合材料的保温性能相似;同时对复合材料的保温性能作出预测。稻草/PS层合复合材料保温性能的实际检测结果是1型复合材料的热阻为0.20,2型和3型复合材料的热阻相同,为1.13m2·(K·W-1),这与有限元分析的结果一致,表明ANSYS有限元法对于稻草/PS层合复合材料保温性能仿真分析具有一定的实际应用价值。

基于ANSYS的数控复合磨床砂轮架热变形分析

为进一步提高磨床加工精度,需要在已减小几何误差的基础上对热变形误差进行补偿。本文对某数控外圆复合磨床进行三维模型的构建,并针对该磨床的砂轮架部分进行热源分析,根据已有方法计算热源的发热功率,分析砂轮架材料和结合面的传热率和各热源对砂轮主轴的变形影响,依据计算结果并结合砂轮架系统的边界条件建立ANSYS热变形分析模型,经过分析计算得到了砂轮架整体变形云图以及砂轮主轴在X,Y,Z三个方向的热位移,为后续砂轮主轴的热变形误差补偿提供了数据支持。

ANSYS在化工机械设计中的应用

应用ANSYS软件分别对厚壁圆筒受压情况、换热器换热过程进行计算模拟,并与理论计算结果进行比较讨论。分析结果表明,ANSYS具有很高的计算精度和强大的分析功能,可作为化工机械设计辅助分析的强有力工具,反映了该软件在化工机械设计中具有广泛的应用前景。

ANSYS有限元法在测长绝热真空腔二维热分析中的应用

针对测长绝热真空腔内温度场测量困难的特点，提出应用ANSYS有限元仿真与实验研究相结合的方法进行二维热分析。详细介绍了真空腔的ANSYS有限元建模、参数确定、网格划分、施加载荷和求解过程。仿真结果表明外界环境温度变化1℃，绝热真空腔内温度将变化0．085oC。对仿真结果进行了实验验证，实验结果证明利用该仿真技术可准确、可靠地分析绝热真空腔内的温度场，并且提高实验效率的同时降低了实验成本。

有限元分析软件ANSYS在多芯片组件热分析中的应用

MCM(多芯片组件)的热分析技术是MCM可靠性设计的关键技术之一。基于有限元法的数值模拟技术是MCM热设计的重要工具。文中主要以ANSYS软件为例,介绍利用其对MCM进行热分析的实例。建立了一种用于某种特殊场合的MCM的三维热模型,得出了MCM内部的温度分布,并定量分析比较了空气自然、强迫对流和液体自然、强迫对流情况下对散热情况的影响。研究结果为MCM的热设计提供了重要的理论依据。

基于ANSYS的接触热阻的有限元分析

利用ANSYS对Mosfet功率管和散热片的接触热阻进行有限元分析,提出了一种表面粗糙度的模拟方法,对接触热阻的主要影响因素-表面粗糙度进行了深入的仿真分析研究,得出了接触热阻与粗糙度各因素的关系,并对其他影响接触热阻的因素进行了分析。

ANSYS Workbench在高铬钢辊环生产中的应用

利用ANSYS Workbench对高铬钢辊环进行建模,模拟辊环离心浇注、凝固冷却和淬火热处理过程,通过有限元热分析计算出离心时辊环每层的离心时间和内表面温度,进而确定层与层之间的浇注间隔时间。模拟求解出辊环喷淬热处理时的温度场分布、淬透层温度和对应的表面温度,得出当淬透层深度的温度降低到工艺要求的时间即为喷淬时间,喷淬时可根据辊环表面温度来监测淬透层温度。通过有限元热应力耦合分析计算辊环凝固冷却后产生的应力值,结果表明,外层二次浇注相对外层一次浇注的应力值显著减小。

ANSYS软件在热电池热模拟中的应用

简要介绍了使用ANSYS对热电池进行热模拟的流程,并针对具体的热电池进行了初步分析。通过对比,模拟结果与实测值基本吻合,说明热模拟对电池热设计具有指导意义。

基于ANSYS的挖掘机动臂侧板焊接应力及热应力分析

挖掘机动臂是主要承力部件,是由各零件焊接而成,焊接过程中易产生焊接应力和热应力。针对其在工作过程中焊缝开裂或母材开裂的问题,在详细分析动臂焊接工艺和制造的基础上,运用ANSYS软件建立动臂侧板焊接过程有限元模型,建立高斯热源模型,分析了焊接接头的焊接应力和热应力,获得应力的最大值和动臂焊缝应力状态分布随着时间变化的曲线。研究结果将对动臂焊接工艺的改进及提升挖掘机动臂的耐久性能和整机工作的可靠性能有重大的意义。

某电厂原煤斗及粉煤斗的ANSYS空间有限元分析

文章结合工程实例,采用ANSYS有限元软件对某电厂圆筒形原煤斗及多出口方形粉煤斗进行了空间有限元结构分析,提出了对工程设计有益的结论。

基于ANSYS软件的断路器双金属有限元分析

根据有限元分析思想,介绍了有限元模拟中关于瞬态热分析的方法,利用ANSYS软件对断路器双金属建立了二维有限元模型,研究了额定电流下温度随时间变化的情况,仿真结果表明断路器双金属在通电的瞬间,温度迅速升高,在3～4min内趋于稳定,与实验数据相比基本吻合,为提高断路器自主设计能力奠定了基础。

ANSYS有限元生死单元技术在砼面板堆石坝渗流计算中的研究与应用

在渗流基本理论和控制方程的基础上,建立面板堆石坝有限元渗流计算数学模型,并利用渗流场和温度场的相似性,通过大型有限元计算软件ANSYS,采用生死单元技术,"杀死"浸润线上部的单元,"激活"处于浸润线下部的单元,施加相应的边界条件,对坝体渗流问题进行仿真模拟计算,求得面板堆石坝的浸润线和坝体内渗流流速.工程实例计算结果表明:该方法计算精度满足工程要求,且方法简便,成果直观.

基于Ansys Workbench的多孔铝合金传热性分析

以多孔铝合金为研究对象,建立了连通孔型泡沫结构和数学模型。采用Ansys workbench软件Steady-State Thermal模块,利用有限元分析法对多孔铝合金进行热分析模拟。结果显示,多孔铝合金温度从受热面到底面呈梯度分布,越靠近各面中心处,温度降低越慢,而靠近各面交接处时,温度降低越快,其最大和最小温度值分别为300℃和263.57℃。多孔铝合金热通量沿温度梯度方向呈非线性变化,最大热通量1.24×105W/m2,最小热通量22.12 W/m2。