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I-deas TMG 基础培训教程 – 小例题 (4) - 续  

2012-09-11 20:13:07|  分类: I-Deas TMG 资料 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一维单元定义接触面
      用与面积成比例的热耦合来模拟两个物体之间的传热时,接触面积是必须关心的。当一个表面的边界与另一个表面接触时,必须在接触边界上使用梁单元来代表接触面积以及接触位置。
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      在 PCB 板与封装壁板的边界处,定义了热耦合,以梁单元作为主单元,代表接触区域。但不使用梁单元对沿着梁的热传导建模。
      选择任一梁,显示材料和截面单元的信息:
      Material:         NULL_CONDUCTIVE
      Cross section table:     PCB_edge 
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      避免不希望的热传导:
      本例中,不需要沿着一维单元长度方向的热传导。为此,本例中将梁元材料的导热系数定义为零,此类材料的名称是 NULL_CONDUCTIVE.
      使用梁单元定义接触面
      在使用梁单元定义热耦合面时,TMG 计算梁单元的面积如下:
          梁单元面积 = 单元长度×单元周长
      注意:这里的周长值并不代表梁结构的实际尺寸,而是与接触面积有关。
      本例中,这些单元的周长定义为等于 PCB 板的厚度。可以检查显示在 List 区域的梁截面 PCB_Edge 的尺寸。
      将 Task 转换为 Beam Section,查看梁单元 PCB_edge 的信息:
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                 Area 14.0625
                 Perimeter 15.0
      注意:周长为 15 mm。这与 PCB 板的厚度相匹配。可以通过 Meshing 任务中的 Property 来显示板单元 Board的厚度 (也是 15 mm) 以进行比较。
      将 Task 转换为 TMG Analysis。
      为了方便,在 TMG 中可以使用一个长度导热系数。
      本例中,边界长度 0.2m,定义面积导热系数 h 为 1600 W/m2C。因此,PCB 板和封装之间的传热率 (热量/温差) 为:
            Board-Casing_conductance
                 = h * board_length * board_thickness
                 = 1600 W/m2C * 0.2m * 0.0015m
                 = 0.48 W/C
      等价的长度导热系数为 h*厚度,即:
               1600 W/m2C * 0.0015 m = 2.4 W/m/C 
     用 Model Manager 修改 PCB 板与封装之间的热耦合:
         耦合类型为 Length Prop.,常系数 2.4 W/m-C。
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      然后求解模型,读入温度结果,进行后处理:
      结果与前面相同。
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      如果修改 Chip 与 PCB 板之间的热耦合,会怎么样?
      下面用 Model Manager 修改 Chip 与 PCB 板之间的热耦合系数,从 5000 改为 1000:
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       然后求解模型,读入温度结果,进行后处理:
       可以看到 PCB 板受芯片发热的影响大为减小。
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      如果将 Chip 作为次级单元,会怎么样?
      修改热耦合边界条件 Chip to Board,颠倒主次单元组,耦合系数仍取 5000: 
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      求解、读入温度结果进行后处理:
      结果完全不同了,这种做法是不正确的。

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      造成错误的原因是:
      TMG 在每一个主单元和靠近的次级单元之间都创建一个导热。由于现在次级单元组只有一个单元,PCB 板上的所有单元都连接到该次级单元,结果是 PCB 板上的温度偏高,而芯片温度偏低。
      在对接触表面进行导热 (耦合) 建模时,应将较小的表面作为主单元。这样,主次单元之间的热流限制在邻近单元之间。
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