Ansys Mechanical|使用Trace Mapping建立PCB板的有限元模型

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Trace Mapping需要使用ECAD的方法

传统方法 vs ECAD方法

传统方法既繁琐又费时。以下是一些数据:

  • 导出电路板布局的step文件大约需要30分钟。

  • 导入Ansys SpaceClaim中大约需要10分钟。

  • 进行布尔运算和共享拓扑操作大约需要24小时甚至更久。

而ECAD方法更加快速且准确。

  • 从ECAD数据映射每层中的金属组分(metal fraction)。

  • 需要导入一个ECAD文件。 

  • 形成高度准确且快速的解决方案。 

  • 通过保持模型逼真度和流畅的工作流程,平衡好计算速度和准确度关系。

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例子:PCB板由多个物体组成,结构复杂

ECAD方法和仿真流程

  • 网格划分时,在笛卡尔网格上计算金属组分。

  • 金属组分用于确定 CFD/FEA 网格中每个单元的正交各向异性电导率。

本研究利用Sen+MK方法分析了特定区域内的ET(蒸散发)趋势,重点评估了使用遥感数据的ET空间变化。该方法结合了Sen斜率估算器和Mann-Kendall(MK)检验,为评估长期趋势提供了稳健的框架,同时考虑了时间变化和统计显著性。 主要过程与结果: 1.ET趋势可视化:研究利用ET数据,通过ET-MK和ET趋势图展示了蒸散发在不同区域的空间和时间变化。这些图通过颜色渐变表示不同的ET水平及其趋势。 2.Mann-Kendall检验:应用MK检验来评估ET趋势的统计显著性。检验结果以二元分类图呈现,标明ET变化的显著性,帮助识别出有显著变化的区域。 3.重分类结果:通过重分类处理,将区域根据ET变化的显著性进行分类,从而聚焦于具有显著变化的区域。这一过程确保分析集中在具有实际意义的发现上。 4.最终输出:最终结果以栅格图和png图的形式呈现,支持各种应用,包括政策规划、水资源管理和土地利用变化分析,这些都是基于详细的时空分析。 ------------------------------------------------------------------- 文件夹构造: data文件夹:原始数据,支持分析的基础数据(MOD16A2H ET数据 宁夏部分)。 results文件夹:分析结果与可视化,展示研究成果。 Sen+MK_optimized.py:主分析脚本,适合批量数据处理和自动化分析。 Sen+MK.ipynb:Jupyter Notebook,复现可视化地图。
### 跟踪映射在PCB设计中的应用及其面临的问题 #### 1. 追踪路径规划的重要性 追踪路径的选择对于电路的功能性和可靠性至关重要。合理的布线可以减少电磁干扰(EMI),降低信号延迟,并提高整体性能[^1]。 #### 2. 布局策略 为了实现有效的跟踪映射,在布局阶段应考虑元件的位置安排以及它们之间的连接关系。通常会优先布置关键组件,比如电源模块、处理器等核心部件;随后再根据这些固定点来规划其他次要部分的摆放位置和走线方向。 #### 3. 层叠结构优化 多层印刷电路(Multi-layer PCBs)允许通过不同层面分配不同的功能区——如地平面(GND Plane)用于屏蔽噪声源,供电线路放置于内部层以减小环路面积从而抑制辐射发射等问题的发生。这种分层方式有助于简化表面走线难度的同时也增强了系统的抗噪能力。 #### 4. 特殊情况下的挑战 当涉及到高速数字信号传输时,则需特别注意阻抗匹配问题。不恰当的设计可能会引起反射波形失真甚至造成通信失败。因此,在此类应用场景下往往要采用微带线或者带状线作为主要载体,并严格遵循制造商给出的相关参数建议来进行精确调整。 ```cpp // 计算特性阻抗Z0 (单位欧姆) double CalculateCharacteristicImpedance(double Er, double H, double W, double T){ // 使用Hartley公式估算单端微带线特征阻抗 const double eta = sqrt((Er + 1)/2); const double e_eff = ((Etta*eta)+1)/(eta+1); return (60 * log(8*H/W + 1)) / sqrt(e_eff); } ``` #### 5. 制造公差的影响 实际生产过程中不可避免的存在尺寸偏差,这可能导致最终产品与理论模型之间存在差异。特别是在高密度互连(HDI)技术日益普及的情况下,任何细微的变化都可能影响到整个网络的工作状态。为此工程师们必须充分考虑到加工精度极限因素,并预留足够的裕度空间给后续调试环节使用
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