ANSYS Icepak及Workbench结构热力学仿真分析
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作者：毛佳、程凯、雷阳 编著
出版日期：2015年2月
书号：978-7-122-22867-3
开本：16K　787×
版次：1版1次
页数：363页
本书对目前工程实践中应用ANSYS Icepak以及ANSYS Workbench进行电子设备结构传热和结构力学仿真分析时面临的系列技术问题进行了初步的分析与探讨。根据业内ANSYS技术热点进行针对性论述，主要内容涉及用于Icepak热力学仿真分析的非参CAD多体模型前处理技术，Icepak网格划分技术，Icepak参数化技术，Icepak其他若干专题以及经典ANSYS（MAPDL）与ANSYS Workbench协同仿真技术等。
本书是国内第一本关于电子设备热仿真分析软件Icepak的专业著作，重点针对Icepak 14.0版本进行论述，最新的Icepak 15.0版本在本书中亦有介绍，二者在模型创建、网格划分等核心功能方面基本相同。本书由行业内一线专家执笔撰写，深入浅出、通俗易懂，论述翔实、内容丰富，讲解循序渐进，结合大量实例，既注重理论性更注重工程实践应用，不仅适合初级读者入门和后续提高所使用，也十分适合具有经验的中级、高级读者作参考、研究使用。
在电子设备研发领域，以ANSYS为主要工具的工程仿真，依据数字化样机模型建立传热学和力学分析模型，能快速地模拟电子设备在各种载荷和环境条件下的响应，对难以开展实际试验的样机进行性能预测和校核，为电子设备通过苛刻的“环境适应性”试验提供虚拟试验技术支撑。由于结构仿真分析具有速度快、可靠性高、可改动性好、能模拟多种工况等优势，正在被频繁地引入当今电子设备的结构设计中。从对已设计产品性能的分析和校验，发展到对产品性能的准确仿真和预测，再到设计方案的比较选择，在工程实践中对CAE方法充满了期待和信赖，使电子设备结构设计领域进入了一个新的阶段。
然而在实践中，进行工程仿真仍然存在着各种阻碍和技术门槛。因此本书主要对在工程实际中应用ANSYS Icepak以及ANSYS Workbench进行电子设备结构热力学仿真分析时面临的系列技术问题进行了探讨和分析，皆在为广大读者提供仿真问题的工程化解决方案。根据业内ANSYS技术热点进行了针对性论述，主要内容涉及用于Icepak热力学仿真分析的非参多体CAD模型前处理，Icepak网格划分技术，Icepak参数化技术，Icepak其他若干专题以及经典ANSYS（MAPDL）与ANSYS Workbench协同仿真技术等。重点针对Icepak 14.0版本进行论述，最新的Icepak 15.0版本在本书中亦有介绍，二者在模型创建、网格划分等核心功能方面基本相同，在求解方面，15.0版本推出的P-V耦合经验公式求解器等是较大的改进。
在应用Icepak进行热分析的过程中，其核心主要有两个方面，一是复杂仿真模型创建，二是计算网格划分；其中复杂仿真模型的创建又主要涉及复杂几何和非参多体模型的处理技术。上述两个方面也是当前困扰广泛、深入应用Icepak软件的技术热点和难点。需要注意的是，良好的几何处理能免去繁杂网格控制并获得较佳网格划分、数值计算收敛性好，尽管这会花费一定时间，但是与对复杂模型进行网格控制、网格划分消耗的时间相比并不一定多，而且如果不作处理则网格数量会大大增加。然而幸运的是，我们已经可以花费极少的时间来对CAD模型进行简单处理。这是因为不仅可以应用专业CAD软件进行模型快速清理、应用ANSYS Workbench DesignModeler完成CAD模型向热分析模型的转换，而且Icepak软件还提供了多种适于复杂CAD几何的网格划分方案，可采用一系列控制来对几何进行贴体HD（Hex-dominant）网格解析，或者近似的正交化网格解析，以及有选择地建立N/C ASM（Non-conformal Assembly）并使用带一致网格参数控制和多级加密控制的贴体或正交化非连续HD网格进行可靠解析，可实现千万级Icepak网格的可靠、快速求解。
本书对上述问题进行了研究，给出了对来源任意的非参CAD模型应用Catia软件的先进混合设计技术、同步建模技术、后期参数化技术和DesignModeler电子设备热分析模型转换技术进行Icepak非参多体模型创建、编辑、修改与管理，以及使用Icepak对复杂模型进行高质量网格划分的完整方法和实用解决方案，可在短时间内完成包括系统级、整机级复杂设备在内的热仿真分析问题，其效率高、速度快且计算准确可靠。同时，对在Icepak中进行热仿真分析的若干专题如参数化、瞬态问题、优化问题、IDF文件交互问题、辐射问题、热阻模型、CFD-Post处理Icepak分析结果等进行了分类论述，旨在使读者通过学习，具备应用Icepak软件可靠、快速地解决包括板级、模块级、系统级和整机级设备在内的自然对流散热、强迫风冷散热、传导散热、辐射散热、液冷散热等传热问题仿真分析计算能力。
妨碍结构有限元技术在工程中应用的一个重要原因是，通常创建有限元分析模型需要花费不少时间，并且用户需要掌握结构有限元方面的专业知识和建模技巧以确保分析模型的可靠性、经济性，这已经给对于时间、进度要求苛刻的结构有限元分析工作带来了阻碍和困惑。ANSYS Workbench（下面简称WB）则提供CAD风格的可视化建模环境并与ANSYS传统的参数化设计语言APDL很好结合，且将以往用户难以掌握的建模技巧、单元关键字控制、边界条件加载等做成了基于APDL脚本的图标式命令。对于广大熟悉APDL的读者而言，可以考虑将WB强大的模型前处理和MAPDL（即ANSYS Classic）个性化设置相结合，这样，就和以往的仅仅依靠MAPDL完成全部建模，或仅仅依靠WB完成全部建模的工作方式有所区别了。可以想象使用这种方式所带来的好处：不仅可以最大程度地方便模型前处理工作，还可以由以往熟悉的命令行进行各种控制，这在复杂模型的有限元分析中显得相当有用，能显著地加快模型创建进度。为此，本书对经典ANSYS与ANSYS WB的协同仿真工作模式进行了论述，给出了系列方法以快速完成结构有限元分析。
本书主要由西南电子电信技术研究所工程师毛佳撰写，参与编写工作的还有程凯、雷阳。在本书编写过程中得到了刘合院、王成前等领导和同事的大力支持，同时也得到了安世亚太驻成都办事处唐天户、袁坤等业内同行的帮助，在此致以衷心谢意。
Icepak软件概览 1
Icepak软件简介 1
Icepak热分析优势 3
Icepak兼容性和扩展性 11
Icepak工作界面 12
Icepak常用工具按钮 14
Icepak菜单栏 19
“File”菜单 19
“Edit”菜单 23
“View”菜单 23
“Orient”菜单 24
“Macros”菜单 24
“Model”菜单 25
“Solve”菜单 26
“Post”菜单 26
“Report”菜单 27
1.4.10　“Windows”菜单 28
1.4.11　“Help”菜单 28
1.5　Icepak文件类型 28
本书中的名称约定 30
应用Icepak求解热仿真问题 32
应用Icepak求解热传导问题 32
问题描述 32
热路分析 32
导热热阻 33
接触热导和节温计算 33
ANSYS Mechanical APDL求解 34
ANSYS Icepak求解 35
应用Icepak求解整机热分析问题 65
传导型强迫风冷整机Icepak热分析一 65
Icepak项目合并 108
传导型强迫风冷整机Icepak热分析二 124
应用Icepak求解液冷问题 128
CAD模型前期处理技术 133
常用方法及其局限性 136
模型更改的必要性 137
应用非参模型的必要性 138
Catia混合模式 138
同步建模技术 140
特征识别 140
概念及特征识别工具条 140
特征识别实例 142
将CAD模型转换成多体模型 146
Catia多体模型及相关概念 146
自动特征识别 151
曲面工具修复 152
实体面工具局部调整 153
包络体切割 155
应避免的操作 155
模型更改的具体步骤 157
模型更改实例 158
盖板零件 158
壁板零件 163
多体模型快速修改 165
快速修改的必要性 165
具体步骤 165
导入WB DM中进行处理 167
Icepak网格划分技术 177
网格简介 177
网格类型 177
网格适用场合 177
非连续网格与多级网格 178
网格示意 179
全局/局部网格控制与检查 179
全局网格控制 179
局部网格控制 194
网格划分优先级 200
网格显示及网格检查 201
全局网格划分注意事项 202
非连续网格与多级网格划分控制 203
非连续网格的概念和应用效果 203
N/C ASM控制参数 205
多级网格划分控制 210
N/C ASM注意事项和必须遵循的规则 213
复杂模型的网格划分技术总结 216
总体思路 216
Primitive类型的CHDM划分 217
非连续网格划分 217
复杂整机级模型的网格划分 221
其他方面 222
Icepak参数化技术 223
定义参数的方法 224
在文本框中定义参数 224
通过复选框定义参数 225
通过单选钮定义参数 227
通过对话框定义参数 228
定义试验方案 229
选择试验方案 231
运行试验方案 231
函数报告和函数图像 234
比较不同散热器的效果 235
在Icepak中求解优化、瞬态和辐射换热问题 241
在Icepak中求解优化问题 241
求解设置 241
最小化散热器的热阻 243
在Icepak中求解瞬态问题 248
全局瞬态参数设置 248
瞬态功率函数设置 249
其他设置和结果后处理 250
在Icepak中求解辐射换热问题 251
Surface to surface理论原理 251
求解一般辐射问题 252
求解特殊辐射问题 255
IDF文件在Icepak中的应用 259
导入IDF文件创建PCB板级模型 259
“IDF import”对话框1详解 259
“IDF import”对话框2详解 260
“IDF import”对话框3～5详解 261
“IDF import”对话框6详解 264
导入brd文件生成PCB板布线 265
导入brd文件 265
显示PCB导热系数 268
计算PCB板布线的焦耳热 270
创建模型并显示已导入的布线 270
“Trace heating”对话框 272
创建焦耳热生热对象并加载 273
划分网格并进行网格质量检查 275
求解全局设置及结果显示 277
Icepak与Static Structural/CFD Post的协同 280
热分析及热应力分析 280
模型的创建 280
在CFD Post中处理Icepak计算结果 285
结构热应力分析 288
在CFD-Post中处理Icepak计算结果 292
建立Icepak至CFD Post的数据传递 292
在CFD Post中创建后处理区域 297
插入变量的云图后处理项 299
插入热流密度矢量后处理项 301
插入变量的Chokepoint后处理项 302
插入流线轨迹及其温度后处理项 303
插入流线轨迹动画演示后处理项 305
插入切面温度后处理项 306
插入切面温度动画演示后处理项 309
插入切面流速后处理项 309
插入温度和速度等值面后处理项 310
插入空间体积后处理项 310
插入温度变量沿直线变化的曲线后处理项 312
插入可用于后处理的自定义表达式和变量 314
创建新的CFD Post选项以比较不同模型计算结果 316
对比不同模型的后处理选项 317
应用ANSYS Workbench与MAPDL协同技术进行结构有限元分析 321
WB概述 321
WB的命令流工作方式 325
实例演示 325
WB与MAPDL的联系 328
WB中的MAPDL 328
在WB中插入APDL命令 331
插入选项与MAPDL对应关系与区别 334
在MAPDL中应用导入的WB模型 339
在WB中使用APDL高级控制 342
梁-壳/梁-实体面装配实例 342
壳/实体装配实例 345
面/面装配实例 347
实例分析 349
梁提升模拟 349
索提升模拟 353
支架结构倾覆分析 356
天线阵结构强度和刚度分析 359
利用ANSYS Icepak以及ANSYS Workbench进行电子设备结构热力学仿真分析的初、中、高级用户。
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Ansys热力学分析中的温度定义
小弟拿Workbench做热力学分析，在设置温度时遇到了一些问题，Google了半天也没准确的解释，所以求助各位大神：
1.Initial temperature是值得什么温度？
2.Convection设置中的Ambient Temperature是什么温度？
3.小弟的模型是是一个双层的气缸，中间通水冷却，想模拟下气缸外壁的温度，现在把气缸内壁设置Temperature载荷，最外壁设置Convection模拟自然散热，那中间的水冷却怎么设置，也是设置Convection么？PS：目前使用的是稳态Steady-State Thermal分析
楼主的瞬态热分析，做出来了吗？
我也在弄这个，不会的说，探讨一下子
楼主和楼上还玩小木虫吗？这个问题是怎么解的？我也有这样的迷惑
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作者：托马斯
ANSYS Workbench 17.0热力学分析实例演练
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