印刷电路板的热结构分析

前言

在芷行说公众号中的《汽车充气轮胎的路面滚动模拟》一文中也利用了增强单元技术来建立轮胎内部的起结构加强的钢丝。

为了读者更容易理解独立网格增强单元技术，芷行会在下期文章中进行详细的讲解和案例分析，敬请期待。

这样的一个印刷电路板的热结构分析包含：1.由电子器件产热流在结构中传递；2.由于热不均匀性导致的电路板结构变形。因此主要分析有：

• 求解由热边界条件引起的热分析

• 解决温度负载引起的结构分析

• 独立网格增强单元技术

• 含嵌入式增强单元模型的建立（如电路板中的铜线结构、轮胎中的钢丝结构）

计算结果

计算结果最重要的是温度分布结果，如下。

模型建立

2、层合板基本网格修改为SOLID278单元

! Change all SOLID70 to SOLID278
et,2001,278
esel,s,ename,,70
emod,all,type,2001
alls

3、建立MESH200单元，定义截面类型、截面信息

et,3001,200,6    ! MESH200 4 node quad for reinforcement
sect,3001,reinf,smear  ! 截面类型为增强单元型
secd,1,0.042,,,,mesh   ! 增强单元截面信息（材料, 厚度，纤维方向等）
secc,,1,1    

4、电路&导电孔网格单元修改为3中定义的MESH200

esel,s,enam,,131
emod,all,type,3001
emod,all,secnum,3001

5、生成增强单元（EREINF命令）

esel,s,ename,,278        ! select solids
esel,a,ename,,200        ! also selection MESH200
egid,3001
ereinf            ! generate reinforcement elements

本文中电路和导电孔采用不同的截面信息，定义方法同上一致。

材料参数

铜材料(金属导线&通孔)

层压板材料

树脂材料

边界&载荷条件

稳态热分析中将热载荷施加在模型中某个代表嵌入式铜走线单元上。

稳态热分析后的下游结构分析中电路板两端自由端固支，并取消热对流边界。

求解设置

这样的一个印刷电路板的热结构分析包含两部分内容：

• 求解由热边界条件引起的热分析

• 解决温度负载引起的结构分析

1.热分析求解设置（常规设置）

! Other solution settings
autots,onnsub,1,10,1
time,1.
outres,all,all
esel,s,type,,1859
cm,_elmisc,elem
esel,all
outres,misc,all,_elmisc
cnvtol,heat,,.001,,1.e-003    ! 热流收敛控制
fini

2.结构分析求解设置

进行结构分析需要将热分析中的热单元重新定义回结构单元，使其具有结构自由，读取热分析后的温度文件。

! Read in temperatures from thermal analysisldread,temp,,,,,,rth !读取温度分布文件并作为载荷。
nlgeom,on
cnvtol,u
cnvtol,heat,-1
nsub,5,100,5
resc,define,all,1
outres,all,all
esel,u,ename,,152
SOLVE
fini

全文结束，感谢阅读。

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