I-deas TMG 基础培训教程 – 小例题 (4) - 续

一维单元定义接触面
用与面积成比例的热耦合来模拟两个物体之间的传热时，接触面积是必须关心的。当一个表面的边界与另一个表面接触时，必须在接触边界上使用梁单元来代表接触面积以及接触位置。

在 PCB 板与封装壁板的边界处，定义了热耦合，以梁单元作为主单元，代表接触区域。但不使用梁单元对沿着梁的热传导建模。
选择任一梁，显示材料和截面单元的信息：
Material: NULL_CONDUCTIVE
Cross section table: PCB_edge

避免不希望的热传导：
本例中，不需要沿着一维单元长度方向的热传导。为此，本例中将梁元材料的导热系数定义为零，此类材料的名称是 NULL_CONDUCTIVE.
使用梁单元定义接触面
在使用梁单元定义热耦合面时，TMG 计算梁单元的面积如下：
梁单元面积 = 单元长度×单元周长
注意：这里的周长值并不代表梁结构的实际尺寸，而是与接触面积有关。
本例中，这些单元的周长定义为等于 PCB 板的厚度。可以检查显示在 List 区域的梁截面 PCB_Edge 的尺寸。
将 Task 转换为 Beam Section，查看梁单元 PCB_edge 的信息：

Area 14.0625
Perimeter 15.0
注意：周长为 15 mm。这与 PCB 板的厚度相匹配。可以通过 Meshing 任务中的 Property 来显示板单元 Board的厚度 (也是 15 mm) 以进行比较。
将 Task 转换为 TMG Analysis。
为了方便，在 TMG 中可以使用一个长度导热系数。
本例中，边界长度 0.2m，定义面积导热系数 h 为 1600 W/m2C。因此，PCB 板和封装之间的传热率 (热量/温差) 为：
Board-Casing_conductance
= h * board_length * board_thickness
= 1600 W/m2C * 0.2m * 0.0015m
= 0.48 W/C
等价的长度导热系数为 h*厚度，即：
1600 W/m2C * 0.0015 m = 2.4 W/m/C
用 Model Manager 修改 PCB 板与封装之间的热耦合：
耦合类型为 Length Prop.，常系数 2.4 W/m-C。

然后求解模型，读入温度结果，进行后处理：
结果与前面相同。

如果修改 Chip 与 PCB 板之间的热耦合，会怎么样？
下面用 Model Manager 修改 Chip 与 PCB 板之间的热耦合系数，从 5000 改为 1000：
然后求解模型，读入温度结果，进行后处理：
可以看到 PCB 板受芯片发热的影响大为减小。

如果将 Chip 作为次级单元，会怎么样？
修改热耦合边界条件 Chip to Board，颠倒主次单元组，耦合系数仍取 5000:

求解、读入温度结果进行后处理：
结果完全不同了，这种做法是不正确的。

造成错误的原因是：
TMG 在每一个主单元和靠近的次级单元之间都创建一个导热。由于现在次级单元组只有一个单元，PCB 板上的所有单元都连接到该次级单元，结果是 PCB 板上的温度偏高，而芯片温度偏低。
在对接触表面进行导热 (耦合) 建模时，应将较小的表面作为主单元。这样，主次单元之间的热流限制在邻近单元之间。