1.本发明涉及环境与可靠性试验技术领域，尤其涉及一种基于热仿真的温度环境试验方法。
背景技术：2.电子产品除了要满足性能指标外，还要满足环境适应性要求，而环境试验是考核产品环境适应性的主要方法，在电子产品研制、生产各个阶段都可应用，以改进产品的设计，保证产品的环境适应性、产品的质量，节约成本。其中温度试验作为环境试验的项目之一，是电子产品在验收、鉴定、例行试验时必不可少的。
3.电子产品在进行温度试验时，由于受到试验设备及试验空间的限制，有时候并不能满足温度试验箱自身规定的有效试验空间的要求，或者受试产品在温度试验箱中布置不当；另一方面，在没有条件对试件布传感器进行温度监测以判断温度稳定状态的时间时，仅凭经验都按相同的温度稳定时间，温度稳定时间不准确。在这两方面的影响下，受试产品经受到的环境应力超出试验大纲规定的范围，造成过试验或欠试验，试验的有效性难以保证。
4.目前，在实际不同受试产品、在温度试验箱中的不同布置及不同环境应力强度条件下，受试产品整体都达到温度稳定的时间差异较大，可以应用热仿真技术，高效率低成本地针对不同的受试产品及试验条件，获得温度试验箱中的温度分布及变化特点，分析受试产品在温度试验箱中的不同布置的影响和温度稳定时间的差异性，以确定特定产品在温度环境试验时的最佳试验布置及保证温度试验有效性的温度稳定时间，来定制合理的试验方法。
技术实现要素：5.本发明针对温度环境试验时，受到试验设备及试验空间的限制及温度稳定时间的不准确而造成的过试验或欠试验问题，提出了一种基于热仿真的温度环境试验方法，通过包含温度试验箱及受试产品的整体热仿真分析及影响因素分析，能够高效准确地通过热仿真分析及影响因素分析，获得特定受试产品的的最佳试验布置及保证温度试验有效性的温度稳定时间，帮助工程设计人员进行温度试验优化设计，保证试验的有效性。
6.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
7.一种基于热仿真的温度环境试验方法，包括以下步骤：
8.s1、受试产品几何及材料热耗参数建模；
9.s2、温度试验箱内部空间、壁面及进出风口建模；
10.s3、整合受试产品整机热仿真模型和温度试验箱热仿真模型，完成全部前处理过程；
11.s4、进行瞬态温升或温降试验工况的计算求解和后处理分析；
12.s5、改变受试产品放置位置，重复步骤s4，对比获得最佳试验位置及相应的温度稳定时间；
13.s6、以“最佳试验位置及温度稳定时间”得到特定受试产品的温度环境试验方法。
14.进一步的方案为，所述s1中对受试产品几何及材料热耗参数建模，主要保留外部结构及发热板件简化建模，提高建模效率，同时控制网格数量，提高计算求解效率。
15.进一步的方案为，所述s2中温度试验箱建模过程，包括内部空间和进出风口的几何模型建立、温度试验箱内部壁面及进出风口的边界条件设置。
16.进一步的方案为，所述s2中内部空间的几何模型为热仿真模型的计算求解域，求解域的六个边界都为wall壁面，并为具有厚度的可进行热传导计算的壁面，所述进出风口的几何模型为opening开口模型。
17.进一步的方案为，所述s2中温度试验箱内部壁面边界条件设置为均匀的换热系数，与外界环境温度进行换热，所述进出风口的边界条件设置为，进风口为恒定的空气流速进口和瞬态变化的环境温度，与温度环境试验的应力加载工况相一致，出风口为压力出口。
18.进一步的方案为，所述s3中整合热仿真模型建立过程中，将受试产品和温度试验箱热仿真模型通过merge融合为一个模型，并整合热仿真模型的网格划分和计算求解参数设置，完成全部前处理过程。
19.进一步的方案为，所述s4中后处理分析的内容包括试验箱内部截面温度分布云图、主要结构件的温度分布云图、截面速度矢量及进出风口粒子迹线、内部空间各监测点的温度变化曲线、主要结构件的最大温度变化曲线。
20.进一步的方案为，所述s5中受试产品的不同放置位置的计算模型，保持受试产品模型不变，可以通过旋转或平移获得不同计算模型，或是保持位置不变，通过hollow block块改变计算求解域的几何从而构建不同的放置方位模型。
21.进一步的方案为，所述s5中不同受试产品布置的对比计算分析，通过温度变化曲线获得温度稳定时间对比表，并综合考虑温度试验箱内部的气流分布差异即受试产品对内部整体气流的影响，获得最佳试验位置及相应的温度稳定时间。
22.进一步的方案为，所述s6中温度环境试验方法，为热仿真及影响因素分析所获得的最佳试验位置及准确的温度稳定时间结果。
23.本发明的有益效果在于：
24.本发明的一种基于热仿真的温度环境试验方法，通过对电子产品的温度环境试验，应用了ansys icepak热仿真分析，解决了电子产品受到试验设备及试验空间的限制及温度稳定时间的不准确而造成的过试验或欠试验问题。利用该方法完成了不同温度试验布置的瞬态温度应力加载工况的热仿真建模和计算分析，获得了最佳试验位置及准确的温度稳定时间结果，结合仿真帮助设计人员进行电子产品温度试验设计。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要实用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明的流程示意图；
27.图2为实施案例的ansys icepak受试产品和温度试验箱的热仿真分析模型；
28.图3为实施案例的瞬态温度应力加载工况的进风口环境温度变化曲线；
29.图4为实施案例的受试产品在温度试验箱中的不同布置位置示意图；
30.图5为实施案例的温度试验箱的内部空间温度监测点的位置示意图；
31.图6为实施案例的温度场分布云图；
32.图7为实施案例的进出风口粒子迹线图；
33.图8为实施案例的试验件各结构件的最大温度变化曲线；
34.图9为实施案例的内部空间各监测点最大温度变化曲线。
35.图10为实施案例的最佳试验位置3的示意图
具体实施方式
36.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
37.在任一实施例中，如图1-10所示，本发明以某型号的液晶电视产品为例，阐述通过数值仿真分析软件ansys icepak，完成包含受试产品和温度试验箱的热仿真分析及试验流程，图1是本发明实施方法流程图，图2为实施案例的ansys icepak受试产品和温度试验箱的热仿真分析模型，具体步骤如下：
38.s1，对受试产品的几何及材料热耗参数进行建模。主要保留外部结构及发热板件简化建模，厚度较薄的结构简化为壳模型，内部复杂的结构保留外壳建立异形cad block块模型，提高建模效率，同时控制网格数量，提高计算求解效率，为模型中所有考虑的结构件创建材料属性，并考虑几个功能电路板及灯珠作为主要热源设置热功耗。
39.s2，对温度试验箱内部空间、壁面及进出风口边界条件进行建模。内部空间的几何模型为热仿真模型的计算求解域，求解域的六个边界都为wall壁面，并为具有厚度的可进行热传导计算的壁面，所述进出风口的几何模型为opening开口模型；内部壁面边界条件设置为均匀的换热系数，与外界环境温度进行换热，所述进出风口的边界条件设置为，进风口为恒定的空气流速进口和瞬态变化的环境温度(如图3所示)，与温度环境试验的应力加载工况相一致，出风口为压力出口。
40.s3，整合受试产品整机热仿真模型和温度试验箱热仿真模型。将受试产品和温度试验箱热仿真模型通过merge融合为一个模型，并完成整合热仿真模型的网格划分和计算求解参数设置，完成全部前处理工作。
41.s4，进行瞬态温升或温降试验工况的计算求解和后处理分析。后处理分析时获得：试验箱内部截面温度分布云图、主要结构件的温度分布云图、截面速度矢量及进出风口粒子迹线、内部空间各监测点的温度变化曲线、主要结构件的最大温度变化曲线，如图6、7、8、9所示，后处理时所关注的温度试验箱内部空间温度监测点的位置如图5所示。
42.s5，改变受试产品放置位置，本实施例所考虑的受试产品在温度试验箱中的不同布置位置如图4所示，按照图4中不同的布置建立计算模型，保持受试产品模型不变，可以通过旋转或平移获得不同计算模型，或是保持位置不变，通过hollow block块改变计算求解域的几何从而构建不同的放置方位模型。重复步骤s4，通过对比不同受试产品布置下的结
构件的温度稳定时间，结果如表1所示，受试产品在温度试验箱中的不同布置条件下，受试产品整体都达到温度稳定的时间差异较大，特别是多个受试产品并排放置时，不可仅凭经验都按相同的温度稳定时间。结合表1结果并综合考虑温度试验箱内部的气流分布差异即受试产品对内部整体气流的影响，得出位置3(如图10所示)为本实施案例受试产品的最佳试验位置及相应的温度稳定时间。
43.表1温度稳定时间及稳定温度对比(包含温度加载时间1500s)
[0044][0045]
s6，进行本实施案例受试产品的温度环境试验设计。本实施案例受试产品温度环境试验的最优设计，为s5中通过热仿真及影响因素分析所获得的最佳试验位置及准确的温度稳定时间结果，按照此布置和温度时间及温度环境试验设计要求设计试验方案，并实施试验，保证温度环境试验的有效性。
[0046]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
技术特征：1.一种基于热仿真的温度环境试验方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、受试产品几何及材料热耗参数建模；s2、温度试验箱内部空间、壁面及进出风口建模；s3、整合受试产品整机热仿真模型和温度试验箱热仿真模型，完成全部前处理过程；s4、进行瞬态温升或温降试验工况的计算求解和后处理分析；s5、改变受试产品放置位置，重复步骤s4，对比获得最佳试验位置及相应的温度稳定时间；s6、以“最佳试验位置及温度稳定时间”得到特定受试产品的温度环境试验方法。2.如权利要求1所述的一种基于热仿真的温度环境试验方法，其特征在于，所述s1中对受试产品几何及材料热耗参数建模，通过保留外部结构及发热板件简化建模，提高建模效率，同时控制网格数量，提高计算求解效率。3.如权利要求1所述的一种基于热仿真的温度环境试验方法，其特征在于，所述s2中温度试验箱建模过程，包括内部空间和进出风口的几何模型建立、温度试验箱内部壁面及进出风口的边界条件设置。4.如权利要求3所述的一种基于热仿真的温度环境试验方法，其特征在于，所述s2中内部空间的几何模型为热仿真模型的计算求解域，求解域的六个边界都为wall壁面，并为具有厚度的可进行热传导计算的壁面，所述进出风口的几何模型为opening开口模型。5.如权利要求3所述的一种基于热仿真的温度环境试验方法，其特征在于，所述s2中温度试验箱内部壁面边界条件设置为均匀的换热系数，与外界环境温度进行换热，所述进出风口的边界条件设置为，进风口为恒定的空气流速进口和瞬态变化的环境温度，与温度环境试验的应力加载工况相一致，出风口为压力出口。6.如权利要求1所述的一种基于热仿真的温度环境试验方法，其特征在于，所述s3中整合热仿真模型建立过程中，将受试产品和温度试验箱热仿真模型通过merge融合为一个模型，并整合热仿真模型的网格划分和计算求解参数设置，完成全部前处理过程。7.如权利要求1所述的一种基于热仿真的温度环境试验方法，其特征在于，所述s4中后处理分析的内容包括试验箱内部截面温度分布云图、主要结构件的温度分布云图、截面速度矢量及进出风口粒子迹线、内部空间各监测点的温度变化曲线、主要结构件的最大温度变化曲线。8.如权利要求1所述的一种基于热仿真的温度环境试验方法，其特征在于，所述s5中受试产品的不同放置位置的计算模型，保持受试产品模型不变，通过旋转或平移获得不同计算模型，或是保持位置不变，通过hollow block块改变计算求解域的几何从而构建不同的放置方位模型。9.如权利要求1所述的一种基于热仿真的温度环境试验方法，其特征在于，所述s5中不同受试产品布置的对比计算分析，通过温度变化曲线获得温度稳定时间对比表，并考虑温度试验箱内部的气流分布差异即受试产品对内部整体气流的影响，获得最佳试验位置及相应的温度稳定时间。10.如权利要求1所述的一种基于热仿真的温度环境试验方法，其特征在于，所述s6中温度环境试验方法，为热仿真及影响因素分析所获得的最佳试验位置及准确的温度稳定时间结果。
技术总结本发明公开了一种基于热仿真的温度环境试验方法，通过对电子产品的温度环境试验，应用了ANSYS Icepak热仿真分析，解决了电子产品受到试验设备及试验空间的限制及温度稳定时间的不准确而造成的过试验或欠试验问题。利用该方法完成了不同温度试验布置的瞬态温度应力加载工况的热仿真建模和计算分析，获得了最佳试验位置及准确的温度稳定时间结果，结合仿真帮助设计人员进行电子产品温度试验设计。真帮助设计人员进行电子产品温度试验设计。真帮助设计人员进行电子产品温度试验设计。
技术研发人员：刘凝瑶 周鸿 莫洵 蒋晓琴
受保护的技术使用者：四川长虹电子控股集团有限公司
技术研发日：2022.07.26
技术公布日：2022/11/1
