在LS-Dyna中模擬摩擦生熱

問題描述：

一短一長的兩個塊狀物體發(fā)生相對滑動，兩物體初始溫度為293K，在小的方塊頂部施加100Mpa的壓力，小方塊在長方體上以10mm/s的速度進(jìn)行滑動，滑動過程中的動摩擦系數(shù)為0.5，考慮兩者之間的接觸熱，兩物體材料屬性為：

密度：7800kg/m^3

彈性模量：200GPa

泊松比：0.3

比熱：0.5 KJ/(Kg·K)

熱導(dǎo)率：40 W/(m·K)

                                               

材料屬性定義：

由于幾何模型較為簡單，讀者可以自行在LS-prepost中創(chuàng)建，也可以使用第三方軟件進(jìn)行建立。在導(dǎo)入有限元模型之后，開始定義材料屬性。

定義材料的熱屬性時，需要添加MAT_THERMAL_ISOTROPIC(T01)對兩個物體的熱屬性進(jìn)行設(shè)置。主要設(shè)置HC(比熱容)和TC(導(dǎo)熱系數(shù))。

小方塊用彈性材料MAT_ELASTIC (001)表示，并考慮變形：

長方體用剛體材料MAT_RIGID(020)，這里剛體材料可以提高計算速度，也可對物體進(jìn)行約束。CMO=1，CON1約束3個平移方向，CON2約束3個旋轉(zhuǎn)方向。

 

小方塊的邊界條件：

對小方塊進(jìn)行約束前，需要選擇小方塊所有的節(jié)點，并建立節(jié)點集合, Model > CreEnt > Set Data >*Set NODE > Cre > ByElem & Prop > 點選小方塊 > Apply；還需要選中小方塊的頂面，建立段面集合，Model > CreEnt > Set Data >*Set SEGM > Cre > ByElem & Prop > 點選小方塊頂面 >Apply。

小方塊只能在X方向，Y方向運(yùn)動。因此需要將其他自由度進(jìn)行約束，NSID中選擇剛剛設(shè)置的*SET NODE，并將DOFX和DOFY設(shè)置為0.

小方塊需要向前運(yùn)動，需給定向前運(yùn)動的速度（10mm/s），NSID選擇剛剛設(shè)置的*SET NODE，而LCID選擇如下的*DEFINE_CURVE中的AAA曲線，DOF是表示運(yùn)動的方向，VAD中的0表示速度，1表示加速度，2表示位移。

小方塊跟長方體產(chǎn)生更摩擦的關(guān)鍵條件是需要對小方塊有壓力，所以需要對小方塊頂部施加100Mpa的壓力，SSID選擇剛剛設(shè)置的*SET SEGM，而LCID選擇如下的*DEFINE_CURVE中的BBB曲線，這里需要注意的是，凡是設(shè)置速度或者力都需要施加一個過渡曲線。

設(shè)置兩個物體的初始溫度為293K，

設(shè)置接觸關(guān)系：

兩個物體的接觸是面對面的，所以需要對兩個物體建立段面集合，這個操作如上文所示，F(xiàn)S和FD分別表示靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)，這里都填0.5，勾選下面的Thermal，設(shè)置如下：

 

控制選項卡：

 

 

輸出設(shè)置：

輸出接觸力：DATABASE > ASCII > RCFORC > DT=0.05

 

后處理：

溫度云圖：

Y方向的下壓力：

X方向的摩擦力：

K文件獲?。宏P(guān)注 CAE備忘錄 公眾號，回復(fù)friction。