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CAE仿真丘比特神箭：是心动的感觉，还是科技的魔力？

纵横CAE

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丘比特是罗马神话中的爱神，他的箭被认为是爱情的象征。据传说，丘比特有两只神箭，一支是金箭，会带来高尚的爱情；而另一支是铅箭，会带来强烈的欲望。金箭的作用是撮合缘分，让人们尽情享受甜蜜爱情。

Fig. 1 神话故事丘比特与之神箭

我们渴望“丘比特神箭”青睐，深深陷入爱情的温暖怀抱，尽情体验爱情带来的美好。本文采用Ansys Workbench显示动力学分析模块（Explicit Dynamics），仿真“丘比特神箭”触发心动瞬间，带你体验一场心花怒放的浪漫之旅！

Fig. 2 “心花怒放”的浪漫是心动的感觉

1 构建几何模型

在Solidworks环境下，采用实体建模方法，构建“丘比特神箭”详细几何模型，包括一根神箭和一颗爱心，如下图所示。其中，神箭总长200mm。

Fig. 3 创建“丘比特神箭”几何模型

2 传输几何模型

点击Solidworks菜单栏中的“工具“，选择Ansys Workbench，将“丘比特神箭”几何模型传输至Ansys Workbench的Germetry中，如下图所示。

Fig. 4 传输“丘比特神箭”几何模型

3 创建分析流程

设置Units为Metric(tone,mm,s,℃,mA,N,mV)，拖拉Analysis Systems中的Explicit Dynamics至Geometry，创建分析流程，如下图所示。

Fig. 5 “丘比特神箭”显示动力学分析流程

4 生成几何模型

右击Geomrtry，选择Edit Geometry in DesignModeler....，进入DM界面。设置Units为Millmeter(mm)。右击Attacxh1，选择Generate，生成几何模型，如下图所示。

Fig. 6 生成并显示“丘比特神箭”几何模型

5 定义材料属性

关闭DM界面，双击Engineering Data，右击空白处选择Engineering Data Sources，找到显示动力学材料库(Explicit Materials)，添加材料属性，如下图所示。

Fig. 7 定义爱心和神箭材料属性

6 进行网格划分

双击Model，进入Mechanical界面。为简单了解分析流程，采用自动网格划分方法，右击Mesh选择Generate Mesh生成网格，如下图所示。

Fig. 8 “丘比特神箭”有限元网格划分

注意：在Sizing的Element Size中合适设置网格尺寸，并检查网格质量Quality，以防出现错误：Time step toosmall。

7 设置边界条件

单击Explicit Dynamics，展开Supports，添加Fixed Support，选中爱心的轮廓边线，点击Geometry中的Apply。添加Velocity，选中神箭实体，点击Geometry中的Apply，按分量设置z向速度为100m/s，如下图所示。

Fig. 9 设置“丘比特神箭”边界条件

8 分析仿真结果

点击Analysis Setting，在End Time中设置时间为0.001s。右击Solution，添加等效应力Equivalent Stress和总位移Total Deformation。选择Solve，进行求解计算。结束后，查看视频动画，分析位移和应力云图。

Fig. 10“丘比特神箭”应力云图

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来源：纵横CAE

Python助力Flotherm热设计仿真全流程自动化

Flotherm是一款专业的电子系统散热仿真软件，广泛应用于电子设备的热设计分析，市场占有率高达80%。Flotherm具有强大的仿真功能，支持从元器件级到系统级的全面热分析，帮助用户在产品设计初期识别和解决散热问题，从而提高产品可靠性。然而，在Flotherm热设计仿真过程中，模型前处理、优化设计、赋功耗、求解计算、后处理以及整理输出报告，整个过程常常涉及大量重复性工作，这些任务不仅耗费时间和精力，还极容易引入人为输入错误和不统一。为了提高工作效率，减少人为错误，充分利用下班时间电脑持续计算，保证输出报告规范和统一，我们迫切需要自动化解决这些重复性工作，使热设计工程师们可以解放出更多时间和精力，投入到创造性的设计工作中。鉴于此，本文结合实际热设计工程实例（手机和IGBT），基于Python程序、Flotherm高阶模块、Floscript、Floxml、Ai、Python UI界面建模等功能，讲解如何利用程序和各种工具，实现仿真全流程自动化。如果你是一名硬件（结构）工程师，有一定的热设计和热管理基础，或者毕业后计划从事电子设备散热行业，对Python编程开发、Flotherm二次开发拥有浓厚兴趣，迫切希望通过学习提升自身能力和工作效率，本文将助你一臂之力。一、IGBT热仿真自动化案例两种不同IGBT结构：26颗芯片（8颗IGBT+18颗FRD）、28颗芯片（8颗IGBT+20颗FRD）两种工况（逆变+整流），两种工况均计算瞬态+稳态，一共八个Case得到每个IGBT和FRD芯片结温、热阻（散热器、基板）第1种IGBT结构：26颗芯片第2种IGBT结构：28颗芯片二、热设计仿真自动化思路 1) 通过Floxml创建材料。2) 由于IGBT模型里面各种芯片和结构比较规整，采用Flomcad直接导入stp结构文件体素化转成Flotherm模型。3) 录制基础Floscript,包括以下内容：Flomcad前处理模型求解和边界设置计算域和网格设置添加监测点赋热耗4) 通过Python中的XML、OS、SUBPROCESS等模块修改基础Floscript中的结构（V1、V2）、瞬态稳态、功耗，导出几种case的pdml，自动批处理计算，得到结果文件。详细代码参考课程中附件。5) 创建基础的后处理Floscript，通过Python中的XML、OS、SUBPROCESS等模块修改基础Floscript中的结果文件路径，自动后处理所有计算结果，得到所有Case的芯片结温和对应基板和散热器监测点温度，再使用Pandas模块将所有结果汇总，得到结温和热阻。当然也可以得到表面云图和切面图等，可参考课程中其他实际案例。三、全流程仿真GUI界面化为了方便操作，将Python代码打包成EXE文件，不需要安装Python编译环境和各种包，就可在任何兼容的Windows系统上直接运行，大大提升了软件的可部署性和用户体验。程序包括有前处理、批处理计算、后处理、出报告、监测残差和监控点等功能。四、热设计仿真自动化课程推荐为帮助工程师朋友们实现仿真全流程自动化，极大提升学员工作效率和工作能力，仿真秀首发视频课程《 Python在Flotherm中的自动化高级应用16讲，掌握热设计仿真自动化》。该课程基于Python程序、Flotherm高阶模块、Floscript、Floxml、Ai、Python UI界面建模等，结合实际热设计工程实例（手机和IGBT）、代码和场景，生动细致地讲解如何利用程序和各种工具。课程安排如下：第一章：Flotherm Python自动化课程大纲简介自动化流程原理以及多Case自动建模上多Case自动建模下自动批处理计算计算结果自动后处理自动生成仿真PPT结果报告仿真全流程自动化（面向对象UI界面编程）第二章：提效工具使用Common Center Floeda 根据温度反推功耗 SCDM和Flomcad前处理第三章：IGBT实际案例自动建模、计算、后处理、报告IGBT项目背景和自动化思路 Floxml用法和材料库创建录制初始自动化Floscript 自动前处理、计算、后处理、报告第四章：AI工具使用点击阅读原文了解详情来源：纵横CAE