波紋管的熱應(yīng)力分析

假設(shè)一個波形管能夠自由變形，在其兩端分別施加不同的溫度，整個模型的溫度分布如圖26所示，我們感興趣的是在沒有外界約束和載荷條件下，模型的不均勻 溫度分布是否會產(chǎn)生熱應(yīng)力。

使用穩(wěn)態(tài)的熱分析結(jié)果，計算沒有外界載荷條件和約束條件下，由于不均勻的溫度所產(chǎn)成的靜態(tài)分析結(jié)果，通過靜態(tài)分析我們發(fā)現(xiàn)圖26顯示紅色 部位的應(yīng)力同樣超過了材料的屈服強度。

圖 26 由于溫度分布不勻均，波紋管產(chǎn)生的熱應(yīng)力超過了材料的屈服強度

根據(jù)實際的一些需要，我們還可以施加一個結(jié)構(gòu)載荷到波紋管中計算熱載荷和結(jié)構(gòu)載荷綜合作用下所產(chǎn)生的應(yīng)力大小。(圖 27)

圖 27 波紋管承受拉伸載荷如圖（上）熱應(yīng)力和結(jié)構(gòu)載荷所產(chǎn)生的綜合效果如圖（下）

電路板的過熱保護

理想的電路板溫度為700C，并且不能超過1200C如圖28所示。為了防止過熱，有一個恒溫器控制開關(guān)，當(dāng)芯片溫度超過1200C時會切斷電源，當(dāng)溫度低于700C時會打開電源。然而由于熱慣性，芯片的溫度仍然可以超過1200C。

圖 28 通過恒溫器控制開關(guān)防止電路板過熱。

觀察恒溫器開關(guān)控制的電路板瞬態(tài)溫度變化曲線，這個與咖啡壺的例子圖19很相似。當(dāng)定義完材料的屬性，對流系數(shù)，初始溫度，功率，運行分析，大概需要300秒的時間。芯片的溫度波動曲線如圖29。

圖 29 當(dāng)恒溫器不斷的開啟和關(guān)閉，芯片的溫度也隨之波動變化，因為熱慣性，最大溫度超過了1200C

通過瞬態(tài)熱分析的結(jié)果，說明在設(shè)計的過程中，恒溫器的溫度控制點必須低于1200C，來補償由于熱慣性所產(chǎn)生的結(jié)果。那么可以通過另外的兩三個配置分析來獲得合理的控制溫度。