【資料圖】

當(dāng)在仿真分析中定義熱膨脹系數(shù)，必須小心處理溫度相關(guān)數(shù)據(jù)。常用兩種系數(shù)來定義：瞬時(shí)熱膨脹系數(shù) (Instantaneous Coefficient Of Thermal Expansion) 和平均熱膨脹系數(shù) (Secant Coefficient Of Thermal Expansion) ，理解兩者的區(qū)別至關(guān)重要。

如上圖熱應(yīng)變—溫度曲線的割線斜率即為平均熱膨脹系數(shù)，其為相對(duì)某參考溫度變化到當(dāng)前溫度的熱應(yīng)變來計(jì)量：；熱應(yīng)變—溫度曲線的切線斜率代表瞬時(shí)熱膨脹系數(shù)（切線斜率）：，與參考溫度無關(guān)。

Ansys程序根據(jù)計(jì)算結(jié)構(gòu)熱應(yīng)變，如果材料數(shù)據(jù)以瞬時(shí)熱膨脹系數(shù)輸入，則程序會(huì)根據(jù)將瞬時(shí)值轉(zhuǎn)化為平均值來進(jìn)行熱應(yīng)變計(jì)算，當(dāng)T=時(shí)不需要調(diào)整，直接定義。

直接定義多溫度點(diǎn)材料平均熱膨脹系數(shù)時(shí)，由于依賴于參考溫度，如果參考溫度的值與熱應(yīng)變?yōu)榱阒祵?duì)應(yīng)的溫度不同，則需要將熱膨脹系數(shù)值轉(zhuǎn)換為相對(duì)的值，并用如下方程進(jìn)行轉(zhuǎn)換：

在經(jīng)典Ansys中可以通過MPAMOD命令來定義，則系數(shù)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換。在Ansys Mechanical中通過Engineering Data中的Zero-Thermal-Strian Reference Temperature來指定即可。

的定義通過每個(gè)幾何體單獨(dú)定義（MP,REFT）或整體環(huán)境溫度（TREF）來定義。

以下將以某板在溫度場(chǎng)作用下的熱應(yīng)變分析為例，針對(duì)定義的不同的類型的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析。

在相同的溫度變化下，平均熱膨脹系數(shù)由瞬態(tài)熱膨脹系數(shù)轉(zhuǎn)化而來。分析中設(shè)置溫度由20℃升溫到100℃，計(jì)算得到的熱應(yīng)變?nèi)缦聢D，平均熱膨脹系數(shù)得到熱應(yīng)變量0. 96872e-3，與理論計(jì)算（100-20）*12.109e-6=0.96872e-3完全匹配；瞬時(shí)熱膨脹系數(shù)得到的熱應(yīng)變量為0.96875e-3，與材料測(cè)試結(jié)果匹配更好。