ABAQUS电子行业解决方案

SIMULIA/Abaqus针对电子行业解决方案DSSIMULIA公司2009年5月Abaqus电子行业解决方案-1-目录第一章SIMULIA/Abaqus简介.............................................21.1SIMULIA公司简介..................................................21.2Abaqus软件产品的性能特点....................................31.3Abaqus软件性价比.................................................7第二章Abaqus在电子封装中的应用....................................82.1Abaqus中PCB扩展模块..........................................82.2结构/强度分析.......................................................112.3多体动力学分析......................................................162.4热性能/热传导/热应力分析.....................................182.5机械冲击/跌落测试模拟..........................................202.6优化设计和寿命分析...............................................262.7其它分析................................................................312.8Abaqus统一的有限元分析平台.................................35Abaqus电子行业解决方案-2-第一章SIMULIA/Abaqus简介1.1SIMULIA公司简介美国Abaqus软件公司成立于1978年，总部位于美国罗德岛博塔市，专门从事非线性有限元力学分析软件Abaqus的开发与维护。公司总部雇员两百余人，其中近90余人具有工程或计算机博士学位，近60人具有硕士学位，被公认为世界上最大且最优秀的固体力学研究团体。2005年，Abaqus公司加入法国达索系统，成为达索集团的全资子公司，并发展基于以CATIA、ENOVIA为核心的PLM系统架构下的仿真平台SIMULIA，这代表着CAE技术和CAD技术的进一步融合，为广大用户提供更为全面的PLM和SLM解决方案。Abaqus软件已被全球工业界广泛接受，并拥有世界最大的非线性力学用户群。Abaqus软件以其强大的非线性分析功能以及解决复杂和深入的科学问题的能力，在结构工程领域得到广泛认可，除普通工业用户外，也在以高等院校、科研院所等为代表的高端用户中得到广泛称誉。研究水平的提高引发了用户对高水平分析工具需求的加强，作为满足这种高端需求的有力工具，Abaqus软件在各行业用户群中所占据的地位也越来越突出。Abaqus软件的用户绝大部分是租赁用户，这些用户通常对产品和服务要求都是很苛刻的。Abaqus是一个推崇技术的公司，它始终走在结构力学研究和软件化领域的前沿，它良好的品质和服务得到业界的广泛认可，这也是占其用户很大比重的租赁用户一年又一年往复租用它的原因。随着研究水平提高所引发的对高水平分析工具需求的加强，Abaqus软件在各行业用户群中所占据的地位也越来越突出。电子封装领域是Abaqus软件的一个重要应用领域。目前Intel、Motorola、Nokia、Toshiba、Philips等世界知名的电子企业都是Abaqus软件的重要用户。在国内，摩托罗拉中国电子有限公司和诺基亚中国投资有限公司均采用Abaqus软件进行手机跌落的分析，飞利浦利用Abaqus做显示屏受力分析、Intel中国公司和华为做电子封装分析等等。Abaqus公司北京代表处2002年5月与北京正式成立，上海代表处2005年1月成立。它们是Abaqus公司在大中国地区的分支机构，全面Abaqus电子行业解决方案-3-负责Abaqus软件在中国的推广和服务。1.2Abaqus软件产品的性能特点Abaqus软件主要由Abaqus/CAE，Abaqus/Standard，Abaqus/Explicit三个模块组成。其中Abaqus/CAE是前后处理模块，Abaqus/Standard是隐式求解器模块，Abaqus/Explicit是显式求解器模块。Abaqus/CAE--有限元前后处理框架系统Abaqus/CAE是现代的、基于Windows风格的前后处理器，最大限度地降低操作工作量和培训成本。开放式、多功能的体系结构可将工程设计、工程分析、结果评估、用户化和交互图形界面集于一身，构成一个完整CAE集成环境，其主要特点包括:1.基于Windows的用户界面，既易使用又方便记忆；2.参数化建模工具：Abaqus/CAE将几何模型的特征作为参数，实现参数化建模。3.Abaqus/CAE直接支持各种CAD格式的导入/导出，并提供与CAD软件PRO/E、CATIA以及Solidworks的实时交互（修改PRO/E、CATIA以及Solidworks中的几何特征，Abaqus会自动随之修改）：4.自动有限元建模Abaqus/CAE不断增加更灵活更方便的智能化网格划分工具,提供了自动网格划分功能，可以根据曲率自动确定网格密度。AbaqusV6.9版本发布了新的基于曲率的Seeding算法，其对于高曲率区域可Abaqus电子行业解决方案-4-以准确捕捉，并且使得seed的尺寸分布更加光滑；另外，虚拟拓扑功能的增强，可以自动检测stair-like特征，并且和周围的几何合并，因此在复杂几何体上亦能生成高质量网格。5.与Abaqus求解器紧密结合Abaqus/CAE支持各种非线性（几何，材料和边界）的功能定义。6.界面定制功能用户可将Abaqus/CAE作为自己的前后处理器,并利用其强大的Python语言把自行开发的应用程序和功能及针对特殊要求开发的内容直接嵌入Abaqus/CAE的框架系统。7.数据的兼容性Abaqus/CAE的一致数据库可使用户实现不同工作平台间的数据相互传递和资源共享。8.结果可视化处理Abaqus/CAE丰富的结果后处理功能可使用户直观的显示所有的分析结果,在产品投放市场前对产品性能进行认定,并可通过图表文件等方式进行文档整理。9.操作运行性能优良Abaqus/CAE在运行过程中，对用户的操作响应极快，尤其对大模型的网格剖分、图形优化、数据库优化、内存管理及屏幕刷新等，都能快速给出操作结果，这样将大大加快分析速度。Abaqus/Standard--隐式非线性分析求解器Abaqus/Standard是功能齐全的高级隐式非线性有限元软件的求解器。它是一个通用分析模块，它能够求解广泛的线性和非线性问题，包括：线性/非线性静力分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、Abaqus电子行业解决方案-5-随机振动分析、动力响应分析、静/动力接触、屈曲/失稳、失效和破坏分析、机构运动分析等，具有极强的结构分析能力。可以同时处理几何、材料和接触非线性的组合非线性问题。采用自动增量控制技术处理，最小化用户输入。Abaqus/Standard拥有CAE工业领域最为广泛的材料模型，它可以模拟绝大部分工程材料的线性和非线性行为。它提供了丰富的结构单元、连续单元和特殊单元的单元库，超过500种单元类型。几乎每种单元都具有处理大变形几何非线性,材料非线性和包括接触在内的边界条件非线性以及组合的高度非线性的超强能力。Abaqus/Standard的结构分析材料库提供了模拟金属、非金属、聚合物、岩土、复合材料等多种线性和非线复杂材料行为的材料模型。分析采用具有高数值稳定性、高精度和快速收敛的高度非线性问题求解技术。为了进一步提高计算精度和分析效率，Abaqus/Standard提供了多种功能强大的加载步长自适应控制技术，自动确定分析曲屈、蠕变、热弹塑性和动力响应的加载步长。此外，Abaqus/Standard支持网格重划功能，用以纠正过度变形后产生的网格畸变，确保大变形分析的继续进行。对非结构的场问题如包含对流、辐射、相变潜热等复杂边界条件的非线性传热问题的温度场；并具有模拟流-热-固、土壤渗流、声-结构、电-热、电-热-结构以及热-结构等多种耦合场的分析能力。为了满足高级用户的特殊需要和进行二次开发，Abaqus/Standard提供了方便的开放式用户环境。这些用户子程序入口几乎覆盖了Abaqus/Standard有限元分析的所有环节，从载荷定义、边界定义、材料定义到分析求解、结果输出，用户都能够访问并修改程序的缺省设置。在Abaqus/Standard软件的原有功能的框架下，用户能够极大地扩展Abaqus/Standard有限元软件的分析能力。Abaqus/Standard功能特点1.极高的软件可靠性Abaqus/Standard是一具有高度可靠性的结构有限元分析软件,有着30年的开发和改进历史,每个版本都要有30,000多个考题进行产品质量测试。产品通过ISO9001质量认证。Abaqus产品一直是美国核Abaqus电子行业解决方案-6-安全局(NQA)认证(NQA-1标准)的可用于核工业首选的分析软件。2.优秀的软件品质Abaqus/Standard的计算结果被誉为非线性分析的标准,得到有限元界的一致认可，而且通过无数考题和大量工程实践的检验。3.高度灵活的开放式结构Abaqus/Standard组织结构使其不但拥有很强的分析功能而又保证很好的开放性,用户可通过用户子程序添加所需的功能。4.无限的解题能力Abaqus/Standard对于解题的自由度数、带宽或波前没有任何限制，其不但适用于中小型项目对于处理大型工程问题也同样非常有效,并已得到了业界的公认。5.高效的并行功能Abaqus/Standard除了支持单CPU分析外，还具有在NT或UNIX平台上的多CPU或MPI环境下实现大规模并行处理的功能，能够最大限度实现有限元分析过程中的并行化。Abaqus/Explicit--显式非线性分析求解器Abaqus/Explicit是功能齐全的高级显式非线性有限元软件的求解器。它是一个通用分析模块，它能够求解广泛的高度非线性动力学问题，包括：冲击、碰撞、水下爆炸等瞬态、高度大变形非线性分析等，具有极强的结构分析能力。可以同时处理几何、材料和接触非线性的组合非线性问题。采用自动时间步长控制技术，最小化用户输入。Abaqus/Explicit拥有CAE工业领域最为广泛的材料模型，它可以模拟绝大部分工程材料的线性和非线性行为。Abaqus/Explicit功能特点1，极高的软件可靠性2，优秀的软件品质3，高度灵活的开放式结构4，无限的解题能力5，高效的并行功能Abaqus/Standard(通用程序)和Abaqus/Explicit(显式积分)同为Abaqus公司的产品，它们之间的数据传递非常方便，可以很容易地考虑预紧力等静力和动力相结合的计算情况。Abaqus软件的求解器是智能化的求解器，可以解决其它软件不收Abaqus电子行业解决方案-7-敛的非线性问题。对于其它软件也收敛的非线性问题，Abaqus软件的计算收敛速度较快，并更加容易操作和使用。综合起来，Abaqus软件具有：比其他通用有限元软件更多的单元种类，单元种类达580余种，提供了更多的选择余地，并更能深入反映细微的结构现象和现象间的差别。除常规结构外，可以方便地模拟管道、接头以及纤维加强结构等实际结构的力学行为。更多的材料模型，包括材料的本构关系和失效准则等，仅橡胶材料模型就达16种。除常规的金属弹塑性材料外，还可以有效地模拟高分子材料、复