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Online-Kurs: Grundlagen des 3D-Druck-Designs für Industrieingenieure , ein Kurs
Autor Thema:  Thermomechanische Simulation (1387 mal gelesen)
DLI
Mitglied
Student der Mikrosystemtechnik

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Beiträge: 2
Registriert: 17.11.2014

erstellt am: 17. Nov. 2014 14:18    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hallo,

ich bin neu in diesem Forum und stehe im Rahmen einer Abschlussarbeit vor einer Simulationsaufgabe. Bisher habe ich noch keine Erfahrungen in diesem Bereich und hole mir derzeit von überall Meinungen.

Zur Aufgabe:

In einer Baugruppe habe ich einen thermoelektrischen Kühler (TEC) auf dem eine metallische Platte mittels Lotverbindung aufgebracht wird.

Abmaße Kühler/Platte: 12 x 6 x 1,2 mm³ (LxBxH)

Der Stapel(Kühler/Platte) wird wiederum in ein metallisches Gehäuse gelötet. Wenn ich das Gehäuse auf  70 °C oder beispielsweise auf 100 °C erwärme, scheint sich die Platte auf dem TEC zu verbiegen. Meine Annahme ist, dass der thermoelektische Kühler (besteht aus zwei Platten, dazwischen Halbleiter-Würfel) einen Bi-Metall-Effekt aufweist, dadurch dass die untere Platte (die am erwärmten Gehäuse anliegt) sich in der Länge ausdehnen möchte, jedoch durch die Verbindung zur oberen Platte (die aufgrund der Kühlwirkung "kalt" bleibt)gehindert wird und die Wölbung entsteht.

Durch diese Annahme kann ich mir erklären, dass die auf dem Kühler aufliegende Platte sich ebenfalls mit verbiegt.

Die Annahme würde ich gerne durch eine Simulation 1. bestätigen und 2. den Ausmaß des Bieg-Effektes anschaulich darstellen.


Die eigentliche Frage ist, ob ich die Längenänderungen und den daraus resultierenden mechanischen Stress mit einer reinen thermischen Analyse erschlagen kann oder eine mit mechanischer Analyse gekoppelte (thermisch-mechanisch gekoppelt möglich?) Methode verwenden muss?


Durch Recherchen stieß ich auf Ansys Workbench und Pro Mechanica als mögliche Software. Gibt es Ratschläge, welche Software sich besser dafür eignet?

Für Feedback wäre ich irre dankbar 

LG

DLI

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Mustaine
Ehrenmitglied V.I.P. h.c.



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Beiträge: 3585
Registriert: 04.08.2005

Abaqus

erstellt am: 17. Nov. 2014 16:08    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für DLI 10 Unities + Antwort hilfreich

Bei einer rein therm. Simulation bekommst du keine Verschiebung/Deformation als Ergebnis, nur das Temperaturfeld und die therm. Flüsse.

Für Verformungen und Spannungen musst du sequentiell-gekoppelt oder voll-gekoppelt thermisch-mechanisch rechnen.

Das können wahrscheinlich viele Programme am Markt. Wenn Nichtlinearitäten auftreten, reduziert sich das auf einige, z.B. Ansys und Abaqus.

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Rainer Schulze
Ehrenmitglied V.I.P. h.c.
Dipl.-Ing. im Ruhestand


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Beiträge: 4419
Registriert: 24.09.2012

erstellt am: 17. Nov. 2014 18:16    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für DLI 10 Unities + Antwort hilfreich

Ich schließe mich Mustaine an.

>>hole mir derzeit von überall Meinungen.

Ich meine "überall" kann viel Zeit kosten...

Für weitere Fragen solltest Du Dir eher einen anderen Forenbereich wie "FEM allgemein" suchen oder das Fachforum für die Anwendung, die Dir zur Verfügung steht.

http://ww3.cad.de/cgi-bin/ubb/forumdisplay.cgi?action=topics&forum=FEM+allgemein&number=99

http://ww3.cad.de/cgi-bin/ubb/forumdisplay.cgi?action=topics&forum=ANSYS&number=101

http://ww3.cad.de/cgi-bin/ubb/forumdisplay.cgi?action=topics&forum=PTC+Simulationslösungen&number=67

Für Literaturrecherchen verwende ich gerne
http://www.ubka.uni-karlsruhe.de/kvk.html

>>Meine Annahme ist, dass der thermoelektische Kühler (besteht aus zwei Platten, dazwischen Halbleiter-Würfel) einen Bi-Metall-Effekt aufweist...

Bei drei Platten solltest Du auch die Möglichkeit in Betracht ziehen, dass die "metallische Platte" einen anderen Ausdehnungskoeffizienten hat als die Kühlerplatten.

>>Gibt es Ratschläge, welche Software sich besser dafür eignet?

Wir setzen für solche Fragen ANSYS ein.
Pro Mechanica kenne ich nicht.

Ich hoffe allerdings, Du gehörst nicht zu den Studenten, die erst während der Abschlussarbeit erkennen, dass man die Handhabung eines FEM-Programms nicht in drei Tagen erlernen kann...

------------------
Rainer Schulze

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DLI
Mitglied
Student der Mikrosystemtechnik

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Beiträge: 2
Registriert: 17.11.2014

erstellt am: 17. Nov. 2014 20:43    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

vielen Dank für das schnelle Feedback und die Weiterleitung.

Mein Projekt startet erst im März, deshalb hab ich noch genug Zeit "triviale" FEM-Simulationen zu erstellen, zum Training.

Wie ich hörte, ist ANSYS eine Art Universalschlüssel für jegliche Simulationen.

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