Fluent案例|电路板热应力计算
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本算例演示利用Fluent计算电路板热应力的基本流程。
1 问题描述
计算模型如下图所示。
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088201741_txg55j.jpg?imageView2/0)
o板的材料为PCB,其它元件为SiC,传热分析的载荷与约束条件如图所示所示,电路板对外界的对流换热系数为1e-005 W/mm^2-C,空气环境温度为40℃;电路板的8个螺钉孔固定,考虑重力与温度的耦合作用下电路板的应力分布状态。
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088202185_m5kq3e.jpg?imageView2/0)
材料性能参数如下表所示。
材料名 | 密度(kg/m3) | 弹性模量(GPa) | 泊松比 | 热导率(W/(m-K)) | 比热(J/(kg-K)) | 热膨胀系数(1/K) |
---|
PCB | 1680 | 113 | 0.42 | 0.556 | 800 | 4.42E-7 |
SiC | 7800 | 210 | 0.3 | 50 | 500 | 1.1E-5 |
几何组件分组及边界命名如下图所示。
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088209556_n1272o.jpg?imageView2/0)
计算网格如下图所示。
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088210725_1nvbx4.jpg?imageView2/0)
注:Fluent中结构计算只能使用四面体或六面体网格。
”
2 Fluent设置
2.1 模型选择
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088205675_dl3n5v.jpg?imageView2/0)
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088205343_h7qta6.jpg?imageView2/0)
- 激活选项Linear Elasticity及Thermal Effects
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088208220_y92g2u.jpg?imageView2/0)
2.2 材料参数
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088203442_dtunpt.jpg?imageView2/0)
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088205964_hrk8e0.jpg?imageView2/0)
2.3 计算区域设置
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088208876_fzqt0l.jpg?imageView2/0)
- 将solid1区域的数据拷贝到其他区域(除了pcb-solid区域外)
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088208522_yxwo7l.jpg?imageView2/0)
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088204487_rg86mo.jpg?imageView2/0)
- 打开区域vhs-solid2设置对话框,激活选项Source Terms,指定能量源为3e5 W/m3
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088202681_xwrwbk.jpg?imageView2/0)
2.4 边界条件设置
- 指定边界heatfluxsurface为Heat Flux,并指定Heat Flux为70 W/m2
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088209989_hx7nw3.jpg?imageView2/0)
- 将边界heatfluxsurface的信息拷贝到其他以heatfluxsurface开头的边界上,如下图所示
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088206618_u80dyo.jpg?imageView2/0)
- 选中所有已t50开头的边界,点击右键并选择菜单项Multi Edit…
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088203785_38somy.jpg?imageView2/0)
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088204127_znrqzu.jpg?imageView2/0)
- 选中所有已t80开头的边界,点击右键并选择菜单项Multi Edit…
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088211423_7qb1rm.jpg?imageView2/0)
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088201362_mx1ztb.jpg?imageView2/0)
- 设置边界pcbhtsurface的类型为Convection,指定对流换热系数为10 W/(m2 K),指定自由流温度为40 C
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088210409_73e94t.jpg?imageView2/0)
- 如下图所示,设置边界fixedsurface的所有位移为零,表示该边界为固定边界
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088206945_t7tc8t.jpg?imageView2/0)
2.5 Controls设置
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088205013_ls7ljh.jpg?imageView2/0)
2.6 初始化计算
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088206306_7cy3ve.jpg?imageView2/0)
2.7 迭代计算
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088211086_08wa8n.jpg?imageView2/0)
3 计算结果
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088207254_vyyz9w.jpg?imageView2/0)
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088203027_vdzxmd.jpg?imageView2/0)
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1635088209201_dt5261.jpg?imageView2/0)
几何文件下载:
链接:https://pan.baidu.com/s/1Tbv-g2lK-i3NDuNRhDBUFQ
提取码:hyop
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