课程:用热膨胀建模焦耳加热

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经过 Walter Frei.
9月15日2020年

作为我们重复视频讲座的一部分,我们发布了一个五部分的课程,涵盖了COMSOL Multiphysics®软件建模焦耳热和热膨胀的使用。在五部分中,我们提供了一个关于如何开始学习这个领域的完整教程,对于任何有兴趣学习该软件的人来说,本系列都是一个很好的资源。让我们回顾一下这门课程,并指出一些相关的资源。

入门焦耳加热和热膨胀

许多常见的工程问题涉及焦耳加热,电流通过它的导电材料的温度升高。我们通过引入相关的感兴趣的问题来开始本课程,加热将芯片连接到电路板的一组键合线。对于这个例子,我们仅关心这些粘合线。

带有粘接线的方形芯片,其热应力表现为蓝色、青色、洋红和红色梯度。
将电线连接到芯片上。当电流通过导线时,由于外加电位差,产生焦耳热,导致温度变化,从而产生结构膨胀和热应力。

看着这里是电热机械建模课程

第1部分

第一个视频首先展示如何导入芯片的CAD几何体。在此示例中,我们使用COMSOL本机CAD文件,尽管还有其他用于使用CAD文件的选项。

接下来,我们通过应用电位差来设置通过导线计算电流的问题。从那里,我们检查网格并使用虚拟操作删除一些小几何特征以简化网格,然后我们解决和可视化结果。

第2部分

第二个视频是以第一个视频为基础的。我们使用积分法从模型中提取数值数据,并研究模型的网格细化,这是建立任何有限元模型的必要部分。从那里,我们扩展我们的模型,以解决温度场内的结合导线。我们使用基于坐标和布尔选择来定义定义温度和辐射的热边界条件,以及近似的自由对流。

第3部分

在第三个视频中,我们通过给出温度场的电导函数和热导函数来介绍材料的非线性。这会导致一些令人惊讶的结果,我们会在讲座中更详细地讨论这些结果。我们还介绍了更多的电激励和评估结果的选项。

第4部分

在第四个视频中,我们将概述求解器算法以及如何解释软件报告的信息。我们还讨论了平稳假设的局限性,以及何时应该切换到暂态分析,并演示如何计算温度随时间的上升。最后,我们扩展了我们的模型,以包括热膨胀,并讨论了不同的解决方法。

第5部分

最后,在第五个视频中,我们继续建模变形,并包含用户定义的网格,以及适应网格细化,以获得对我们解决方案的信心。从那里,我们继续考虑其他几何形状,并展示如何呈现视觉上有吸引力的结果。然后,我们使用应用程序构建器将模型文件转换为独立应用程序。

结束语

电热机械建模课程旨在提供焦耳加热和热膨胀局部的介绍,而且还提供了对软件使用的彻底概述,因此对刚刚获得的人有用开始了。

这里选择的示例与我们在中使用的示例中的一个相似COMSOL Multiphysics简介用户指南,如果您愿意遵循书面方法作为软件的介绍,这是另一个伟大的资源。一旦你经历了这种材料,你就会在Comsol Multiphysics的使用中拥有坚实的基础,并准备好解决更具挑战性的主题!

自己试试

在学习中心课程中提供了几何文件和在本课程中使用的模型文件。


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