Eine Studie zur thermischen Spannung dient zum Berechnen der Spannungen aufgrund von thermischen Lasten. Beispielsweise um herauszufinden, ob sich das Bauteil aufgrund von Temperaturänderungen verzieht. Und ob die Komponenten wie vorgesehen zusammengefügt werden können, nachdem sie der thermischen Last ausgesetzt waren. Verwenden Sie die Analyse der thermischen Spannung, um zu untersuchen, wie sich die Spannungen aufgrund dieser Lasten auf die Lebensdauer Ihres Bauteils auswirken.
Temperaturgradienten im Modell und die verschiedenen thermischen Ausdehnungsmerkmale der Materialien führen zu Spannungen aufgrund von ungleichmäßiger thermischer Ausdehnung. Die Spannung ist eine Dehnungsfunktion, die die Folge von thermischer Ausdehnung/Zusammenziehung und Materialsteifheit ist. Darüber hinaus können Sie mechanische Lasten (z. B. Schwerkraft, Druck oder Kraft) auf thermische Spannungsmodelle anwenden. Die Ergebnisse zeigen die kombinierten Effekte der Spannungen aufgrund struktureller Lasten und der temperaturinduzierten Spannungen.
Beim Durchführen einer thermischen Spannungsanalyse 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.
Bei thermischen Spannungsanalysen werden alle Kontakttypen außer freien Kontakten unterstützt:
Bei dieser Art von Analyse ist Folgendes erforderlich:
Die folgende Liste enthält zwei Beispiele, bei denen sich eine thermische Spannungsanalyse möglicherweise eignet:
Die Ergebnisse, die bei einer Studie zur thermischen Spannung erzielt werden, sind eine Kombination aus den Ergebnissen einer Studie zur statischen Spannung und einer thermischen Studie.