Konstruktionsparameter umfassen oft eine maximale kritische Temperatur, die zu Bauteilversagen führt. Wenn Ihre Konstruktion Teil einer größeren Konstruktion oder eines größeren Systems ist, ist es möglicherweise interessant, mehr über die Wärmeströmung zu erfahren und diese zu steuern. Eine thermische Analyse wird zum Berechnen der Leitung von Wärmeenergie über die Geometrie verwendet. Um eine thermische Analyse auszuführen, muss das Modellmaterial eine Leitfähigkeit aufweisen, und es muss ein Temperaturunterschied vorhanden sein, damit die Wärmeübertragung auftritt. Die verfügbaren thermischen Lasten umfassen:
Thermische Analysen sind stationäre Wärmeübertragungsanalysen, die verwendet werden, um die stationäre Temperaturverteilung und die Wärmeströmung zu bestimmen. Die Wärmeleitfähigkeit des Materials sowie die Umgebungstemperatur und die Wärmeübertragungskoeffizienten für die Konvektions- oder Strahlungslastflächen müssen bekannt sein. Wärme wird immer in Richtung der abnehmenden Temperatur übertragen. Wärme kann mithilfe von drei verschiedenen Methoden übertragen werden: Wärmeleitung durch Volumenkörper, Konvektion durch ein Fluid oder Gas und Strahlung.
| Name | Wärmeübertragungseffekt |
|---|---|
| Wärmeableitung | Wärmestrom in einem Volumenkörper. |
| Konvektion | Wärme in und aus einem Volumenkörper in ein Fluid, z. B. Luft oder Wasser. Die Konvektion transportiert in der Regel wärmere Fluide von der Oberfläche weg und ersetzt sie durch kühleres Fluid. |
| Strahlung | Wärme in und aus getrennten Objekten, durch elektromagnetische Wellen, mit oder ohne Medium dazwischen. |
Beim Durchführen einer thermischen Analyse für eine Baugruppe ist es wichtig, dass Sie den Widerstand gegen den Wärmestrom berücksichtigen, der entlang der Kontaktflächen entsteht. Bei thermischen Analysen wird im Dialogfeld Kontakt bearbeiten eine zusätzliche Kontakteinstellung angezeigt:
Vorgabemäßig bietet ein verklebter Kontakt eine perfekte Leitfähigkeit von Wärme von einem Körper zu einem anderen (keinerlei Widerstand). Um den Widerstand gegen den Wärmestrom über eine Kontaktschnittstelle präzise darzustellen, müssen Sie einen geeigneten Wärmeleitfähigkeitswert festlegen. Zwischen einem Transistor und einem Kühlkörper wird Wärme beispielsweise nicht perfekt geleitet, insbesondere, wenn dazwischen ein elektrischer Isolator existiert. Im Betrieb ist die Transistor-Kontaktfläche heißer als die Kontaktfläche des Kühlkörpers. Dieses Phänomen wird in den thermischen Ergebnissen nur berücksichtigt, wenn Sie einen geeigneten Wärmeleitfähigkeitswert angeben.
Wärmeleitfähigkeit ist umgekehrt proportional zum thermischen Widerstand. Je geringer die Leitfähigkeit, desto höher der Widerstand gegen den Wärmestrom. Je größer der Widerstand gegen den Wärmestrom, desto größer der Temperaturunterschied über die Kontaktschnittstelle.
Kontakttypen sind bei thermischen Analysen auf die folgenden zwei Optionen beschränkt:
Bei thermischen Spannungsanalysen werden jedoch alle Kontakttypen unterstützt.
Bei dieser Art von Analyse ist Folgendes erforderlich: