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ANSYS Icepak及Workbench结构热力学仿真分析

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内容简介   


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。


 电子设备研发领域的工程仿真,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,使电子设备构设计领域进入一个新阶段。
     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 进行电子设备结构力学仿真分析时面临的系列技术问题进行了探讨和分析。根据业内 ANSYS技术热点进行了对性论述,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 kbench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到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,优秀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 Workbench 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。
    本书由现任西南电子电信技术研究所工程师毛佳撰写。毛佳毕业于国防科技大学航天科学与工程学院,获工学博士学位,在ANSYS仿真应用领域具有多年经验。在成书过程中得到了相关领导和同事的大力支持,在此致以衷心谢意。书中内容深入浅出、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,具有很强参考性,不仅适合于对ANSYS 相关产品具有一定经验的读者,也适合于初级读者作为入门和后续提高用。限于时间和水平,难免有不足之处,恳请业内广大同仁批评指正。

ANSYS Icepak及Workbench结构热力学仿真分析


附全书目录:
《ANSYS Icepak及Workbench结构热力学仿真分析》出版啦  

《ANSYS Icepak及Workbench结构热力学仿真分析》之作者心语
 

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