算例丨基于Workbench的热力学与结构力学多物理场耦合仿真流程与详细步骤

ANSYS workbench 中建立瞬时热分析，再建立结构分析，结构分析共用热分析结果。如下图所示：

在DM中，导入PRO/E建立的模型

在model中进行前处理

给两个PART 添加材料属性

发现没有陶瓷的材料，所以要添加陶瓷的材料属性。

进入到材料属性中，又发生陶瓷的材料属性太少，只有一点热传导率和比热容，要新加弹性模量才能结构分析，还要增加热膨胀系数

给陶瓷新增热膨胀系数，弹性模量

刷新材料属性

给陶瓷， 铁添加材料属性

焊接，在这里假设为绑定接触

接触的类型多，且复杂，最难设置的就是接触边界条件，如果接触没有设置对，仿真结果完全不对，或者不收敛。特别是螺钉的接触设置，带间隙的接触

划分网格，自由划分如下，明显感觉陶瓷划分不好

使用 multizone网格

分析时间改为50S后的结果

在一个面加载150度温度，查看50S后的结果

分析后温度场

由于前面已经增加了结构分析，所以分析里面已经有结构的分析项

直接查看不对基板进行约束的，自由状态的结构应力图：

对基板螺钉孔进行固定约束，再查看结果：

增加约束

最大应力在螺钉固定区

大家关注的是陶瓷的应力，所以可以单独查看陶瓷应力

增加螺钉后，陶瓷与基板的接触应力变大了，肯定是螺钉固定基板，导致基板的形变发生变化，引起接触区域的变形更大导致。这时需要优化螺钉的固定位置。