波纹管的热应力分析
假设一个波形管能够自由变形,在其两端分别施加不同的温度,整个模型的温度分布如图26所示,我们感兴趣的是在没有外界约束和载荷条件下,模型的不均匀 温度分布是否会产生热应力。
使用稳态的热分析结果,计算没有外界载荷条件和约束条件下,由于不均匀的温度所产成的静态分析结果,通过静态分析我们发现图26显示红色 部位的应力同样超过了材料的屈服强度。
图 26 由于温度分布不匀均,波纹管产生的热应力超过了材料的屈服强度
根据实际的一些需要,我们还可以施加一个结构载荷到波纹管中计算热载荷和结构载荷综合作用下所产生的应力大小。(图 27)
图 27 波纹管承受拉伸载荷如图(上)热应力和结构载荷所产生的综合效果如图(下)
电路板的过热保护
理想的电路板温度为700C,并且不能超过1200C如图28所示。为了防止过热,有一个恒温器控制开关,当芯片温度超过1200C时会切断电源,当温度低于700C时会打开电源。然而由于热惯性,芯片的温度仍然可以超过1200C。
图 28 通过恒温器控制开关防止电路板过热。
观察恒温器开关控制的电路板瞬态温度变化曲线,这个与咖啡壶的例子图19很相似。当定义完材料的属性,对流系数,初始温度,功率,运行分析,大概需要300秒的时间。芯片的温度波动曲线如图29。
图 29 当恒温器不断的开启和关闭,芯片的温度也随之波动变化,因为热惯性,最大温度超过了1200C
通过瞬态热分析的结果,说明在设计的过程中,恒温器的温度控制点必须低于1200C,来补偿由于热惯性所产生的结果。那么可以通过另外的两三个配置分析来获得合理的控制温度。