在电路设计中,影响材料选择的重要方面是材料的耐久性和使用寿命。电器小型化的趋势使得可在电路板上安装的电子元件发展迅猛。众所周知,安装在电路板上的电阻以及其他一些元件会产生大量的热,进而可能使得元件的焊脚处产生裂缝,最后导致整个电路板报废。
多物理场分析工具可以分析出整个电路板上热量的转移,结构的应力变化以及由于温度的上升导致的变形。这样做可以用来提升电路板设计的合理性以及材料选择的合理性。
计算机能力的提升使得有限元分析由单场分析到多场分析变成现实,未来的几年内,多物理场分析工具将会给学术界和工程界带来震惊。单调的“设计-校验”的设计方法将会慢慢被淘汰,虚拟造型技术将让你的思想走得更远,通过模拟仿真将会点燃创新的火花。
2.4 ANSYS的主要功能
ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序,目前,有限元法从它最初应用的固体力学领域,已经推广到温度场、流体场、电磁场、声场等其他连续介质领域。在固体力学领域,有限元法不仅可以用于线性静力分析,也可以用于动态分析,还可以用于非线性、热应力、接触、蠕变、断裂、加工模拟、碰撞模拟等特殊问题的研究。软件主要包括三个部分:前处理模块,分析计算模块和后处理模块。
前处理模块
前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具,用户可以方便地构造有限元模型。ANSYS的前处理模块主要有两部分内容:实体建模和网格划分。
分析计算模块
分析计算模块包括结构分析(可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析)、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析,可模拟多种物理介质的相互作用,具有灵敏度分析及优化分析能力。
后处理模块
后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示(可看到结构内部)等图形方式显示出来,也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。软件提供了200种以上的单元类型,用来模拟工程中的各种结构和材料。
2.5 ANSYS提供的分析类型
结构动力学分析研究结构在动载荷作用的ANSYS软件提供的分析类型如下:
结构静力分析
用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。ANSYS程序中的静力分析不仅可以进行线性分析,而且也可以进行非线性分析,如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。
结构动力学分析
结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。与静力分析不同,动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。ANSYS可进行的结构动力学分析类型包括:瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。
结构非线性分析
结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。ANSYS程序可求解静态和瞬
态非线性问题,包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。
动力学分析
响应(如位移、应力、加速度等得时间历程),以确定结构的承载能力的动力特性,源^自#751*文·论~文]网[www.751com.cn等。ANSYS程序可以分析大型三维柔体运动。当运动的积累影响起主要作用时,可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性,并确定结构中由此产生的应力、应变和变形。