基于ANSYS Workbench的上海光源纳米探针线站多层膜有限元热分析

摘要

上海光源建立的同步辐射硬X射线纳米探针线站配置了一台多层膜单色器以满足纳米尺度的研究需求。为了了解高热负载作用下多层膜单色器中膜的温度情况,需要对其进行有限元热分析。由于使用目前的方法存在诸多不便,提出一种基于ANSYS Workbench的多层膜热分析方法。首先在Workbench DM中建立多层膜模型,使用多套Shell132单元模拟多层膜结构;其次给每层子膜赋予厚度和材料属性,通过单元类型控制,面控制和尺寸控制密化热载区域并使多层膜和基底之间网格节点对应;最后引入表面效应单元SURF152施加非均匀热流密度,再用约束方程连接表面效应单元,多层膜和基底上表面的温度通过求解,就能得到任一膜层的温度分布数据。还进行了方法验证,证明其可靠性,然后使用该方法完成了纳米探针线站非均匀热载作用下200个周期Ru/C多层膜的热分析。结果表明这种基于ANSYS Workbench的纳米探针多层膜热分析方法具有操作简便、交互性好、处理效率高的优点。