COSMOSWorks熱分析案例介紹1

接下來介紹一些使用COSMOSWorks的熱分析和結(jié)構(gòu)分析解決實(shí)際設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)中的案例。

散熱肋片的大小

散熱肋片的設(shè)計(jì) 散熱片的設(shè)計(jì)必須具備一定的冷卻效果，使得芯片的溫度保持在400K以下。散熱片下面有個固定板，由于散熱片和固定板之間存在熱阻層，因此固定版的冷卻 效果可以忽略不計(jì)。

對一個高度為20mm初始設(shè)計(jì)散熱肋運(yùn)行一個熱分析，散熱肋片的溫度分為461K (圖22高)。增加散熱肋片的高度到40mm后其溫度減小為419K，同樣無法滿足設(shè)計(jì)要求(圖22)，通過第三次設(shè)計(jì)修改，將散熱肋片高度增加到60mm，其分析結(jié)果可以滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求400K，這個散熱片的溫度 結(jié)果是我們可以接受的(圖22)。

圖 22 帶有三個配置的散熱片

在這個分析中，對流系數(shù)是十分重要的，我們可以在材料庫中或者其它資料中查找到，不同材料的對流系數(shù)，另外，如果想要研究散熱片同各國周圍空氣的流動 而帶走的熱量，必須使用COSMOSFloWorks進(jìn)行流體分析。

設(shè)計(jì)一個加熱元器件

一個內(nèi)部鑲嵌有熱線圈的鋁盤，m 型的加熱線圈（圖23所示）的成本比較低，但是 通過熱分析發(fā)現(xiàn)，m 型加熱線圈它使得鋁盤的溫度分布十分不均勻如圖23所示。

圖 23 鋁盤內(nèi)一個簡單的加熱元件設(shè)計(jì)

當(dāng)加熱線圈設(shè)計(jì)修改為螺旋形時的分析結(jié)果如圖24所示， 分析結(jié)果說明螺旋形的加熱線圈使得鋁板的溫度比較均勻。(圖24)

圖 24 更改設(shè)計(jì)的加熱線圈溫度分布更加均勻

聚光燈罩的熱應(yīng)力分析

當(dāng)一個聚光燈(圖17)被完全固定住（圖25），由于受熱產(chǎn)生的膨脹被約束限制，因此在聚光燈的燈罩產(chǎn)生一定的熱應(yīng)力。

熱應(yīng)力的分析需要將熱分析和結(jié)構(gòu)分析結(jié)合起來使用。將圖25的溫度分析結(jié)果輸入到結(jié)構(gòu)分析算例中進(jìn)行熱應(yīng)力分析。通過分析驗(yàn)證可以判斷鋁制燈罩的熱應(yīng)力是否會超過它的屈服強(qiáng)度。圖25所示的應(yīng)力云圖顯示，燈罩紅色區(qū)域的應(yīng)力已經(jīng)超過了他的屈服強(qiáng)度。應(yīng)力分析結(jié)果說明燈罩在工作的時候會產(chǎn)生屈服變形。

熱分析案例介紹

圖 25 聚光燈被固定如圖（上），穩(wěn)態(tài)溫度分布如圖（中）紅色區(qū)域的應(yīng)力超過了屈服強(qiáng)度如圖（下）

注意：這個案例中熱應(yīng)力的產(chǎn)生不是因?yàn)闊粽值牟痪鶆驕囟确植迹且驗(yàn)?固定約束限制了燈罩由于受熱而產(chǎn)生的自由膨脹，而且我們發(fā)現(xiàn)這個案例中 沒有施加任何外部載荷。