仿真软件ANSYS15．0在电子材料研制中的应用.pdf

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1、第33卷第3期电子元件与材料Vo1．33NO．320l4年3月ELECTRoNICCoMPoNENTSANDMATERIALSMar．20l4．IT技术与元器件·仿真软件ANSYS15．0在电子材料研制中的应用文／闫淑梅，盛姣长沙环保职业技术学院摘要：介绍了工程仿真软件ANSYS15．0在材料结构分析、前处理以及高性能计算(HPC)等功能上的改进与提升以超导材料及碳材料为例，分析了ANSYS软件在电子材料领域的应用状态及潜在价值。关键词：仿真软件；ANSYS；电子材料；超导；碳材料；石墨烯工程仿真软件ANSYS在电子材料研

2、究领域有着广泛的用途，新版ANSYS15．0于2013年底发布，继续加强了ANSYS的前处理功能，能够适应更多类型的物理场仿真，可快速准确地为各种尺度的模型和复杂结构生成网格。此外，ANSYS15．0还进一步巩固和加强了高性能计算(HPC)的功能，将求解速度在老版本的基础上提升了5倍。对于技术异常活跃的电子材料的研制，及时掌握ANSYS15．0这一工具的技术特点，将其应用到介电材料、半导体材料、压电与铁电材料、导电金属及其合金材料、磁性材料、光电子材料等电子材料的研制过程中，是推动技术创新的重要方法之一。1ANSYS15．

3、0的技术特点工程仿真软件ANSYS15．0在电磁设计软件包中提供了更多用于高速和无线通信设计的新功能，其中包括：面向硅衬底、封装和印刷电路板等多层结构的新一代Phi网格生成技术，可将3D网格的创建速度提高30倍以上，这可以较大程度地满足板级电子设计工程师的仿真需求，而过去，由于仿真时间太长，工程师们只能依靠设计规则或电磁专家来验证自己的设计。新版本在速度和易用性方面的重大改进，能够帮助工程师们在设计过程中尽早引入三维全波电磁场分析，避免成本高昂的设计风险。新的设计流程定制化功能可以支持多种特定应用，．如采用ANSYSHFS

4、S(tm)、ANSYSQ3DExtractor(r)和ANSYSDesignerSI(tm)进行线缆和传输线的建模仿真。结构分析是电子材料很重要的研究切入点，ANSYS15．0中，ANSYS对用于复合材料产品性能评估的先进解决方案做了进一步的扩展。准确仿真复合材料需要大规模数学模型求解。为缩短整体计算时间，工程仿真软件ANSYS15．0在前处理中采用了子模型技术，用户只需要使用一个比较粗糙的整体模型就能够得到高精度的局部结果。此外，工程仿真软件ANSYS15．0还推出了一种新型多物理场复合材料仿真方法，用来优化无线设计和热

5、管理。用户可以在电磁仿真中定义空间相关的材料属性，并将仿真结果耦合到结构分析中。ANSYS15．0改进了前处理功能。长期以来，妨碍仿真技术在工业界应用的一个重要因素是仿真通常需要很长的设置时间。ANSYS15．0在前处理自动化和稳健性方面做了很多改进，能帮助客户更加高效地执行仿真计算，寻找最佳技术路线，从而大幅提升工程设计决策的速度。ANSYS15．0提供的增强功能包括：分部件网格并行生成引擎可大幅缩短大型装配体的网格生成时间，最佳可到原网格划分时间的27分之一。ANSYS提供了业界较为领先的前处理功能，它可以自动完成前处

6、理方面的工作，同时，针对一些特别的应用，也保留了手动灵活控制前处理的功能，若能更好地应用这些技术，可以更加从容地完成各种复杂工程应用的前处理。ANSYS前处理技术融合在ANSYSWorkbench平台中，该平台集成了各种物理场求解功能，因而，任何类型的问题都可以在单一的环境中完成。，扩展了HPC功能。ANSYS15．0充分发挥现代高性能计算软硬件技术的功能，为在更短时间内完成大模型计算提供解决方案：Maxwell通过采用高级多线程增强技术将HPC性能提升五倍；ANSYSHFSS中的全新多级HPC技术可让用户在计算集群或云环

7、境中使用更多节点，通过整合设计参数、频率和多核求解器的分配来加速设计工作，这些新功能的实现再结合电子材料研制中的新需求，对于提升行业的原创价值很有意义。Vl0l-33NO．396行业资讯Mar．20142电子材料研制应用案例笔者以超导材料及碳材料这两类研究异常活跃的电子材料为例，说明ANSYS的应用。超导材料冈具有独特的性能，研究百年不衰，1986年，德国科学家与瑞士科学家发现以铜为关键超导元素的铜氧化物超导体，转变温度高丁40K，因而被称作高温超导体。这进一步推动了超导材料的研究。经粗略统计，国内2003年发表了第一篇将

8、ANSYS软件用于超导材料研究的论文，10年来涉及这一研究方法的论文发表数量呈稳步增长的趋势，从中可以发现超导技术不断发展的脉络。2003年，中国科学院等离子体物理研究所的研究人员，采用ANSYS5．7进行计算，分析了HT_7U超导Tokamak核聚变装置中环向场超导线罔上的涡流损耗热产生的机理以及迫流