熱應力分析過程

ABAQUS 提供三種熱應力分析程序：

1. 順序耦合熱應力分析，最常用的方法

? 當應力是由熱量場存在造成的，并且熱求解過程與應力狀態無關，也就是說應力依賴于熱產生，而熱并不依賴位移。

? 需要跑兩個分析: 先分析熱傳導，再將溫度結果導熱應力分析

? 熱分析的結果，如溫度(位置，時間的函數)被讀入應力分析，作為一個預定義場。

2. 完全耦合熱應力分析，最常用的方法

? 應力依賴于溫度場并且溫度也依賴于應力場。

? 只需要跑一個析。

3. 絕熱分析

? 這個分析的目的是模擬機械的變形產生局部的熱量，但是時間很短，

熱傳導不明顯

? 所有的溫度增加是在材料局部發生的，并且只影響局部材料點的機械

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順序耦合熱應力分析

在熱傳導分析中，溫度是未知量━求解溫度場

在應力分析中，位移是未知量節點的溫度作為已知的外部載荷來產生熱應變

對于靜力學分析計算應變:

應力求解:

這樣，熱場通過以下方式影響機械場:

熱膨脹(收縮)

與溫度相關的機械屬性

- 熱膨脹

一個未約束體在溫度增加的情況下，通常會產生體積膨脹，這種應變與溫度之

間的特征因子成為: 熱膨脹系數(Coefficient of Thermal expansion, CTE)

CTE 可以定義為與溫度相關的，也可以是各向同性或各項異性

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實例：帶孔平板的熱應力分析

問題的描述

整個平板的初始溫度為20℃，當溫度升高為120℃時，平板會發生熱膨脹，

而平板頂部的固支約束會限制模型的變形，模型的應力場發生相應的改變。

材料的線膨脹系數為1.35e-5/℃，要求分析模型在120℃下的應力場。

軋輥拉伸深度為0.04m,Cu層和 Fe層拉伸深度為0.03m

紫銅Cu材料數據

膜層散熱系數為200（25℃時）用于設置表面熱交換條件

軋輥與Cu層的摩擦系數為0.2，Cu層與Fe層之間的摩擦系數為0.3

軋輥速度為-1.5rad/s(順時針)，Cu層和Fe層速度為-0.05m/s熱

軋溫度為850℃，軋輥速度一直認為是25℃。

軋輥與Cu層的熱傳導系數

下載地址：ABAQUS中初始地應力的施加