ABAQUS順序熱力耦合分析實例

此實例中需要確定一個冷卻柵管的溫度場分布。溫度場的求解采用穩態熱分析,在此之后還將進行熱應力分析來求出冷卻柵管在溫度作用下產生的位移和應力分布。由于冷卻柵管比較長,并且是軸對稱結構,根據上述特點,可以簡化有限元分析模型。此實例中使用國際單位制。

1、 part中創建軸對稱可變形殼體,大致尺寸為1,通過creat line創建一個封閉曲線(0.127,0)(0.304,0)(0.304,0.006)(0.152,0.006)(0.152,0.031)(0.127,0.031)(0.127,0

ABAQUS順序熱力耦合分析實例的圖1


使用creat Fillet功能對模型倒角處設置0.005的倒圓角。倒角后,模型并未改變,需要在模型樹中,part下的Features右鍵,Regenerate,最終模型如下圖所示。

ABAQUS順序熱力耦合分析實例的圖2


2、 在材料模塊中定義密度7800,彈性模量1.93E11,泊松比0.3。所不同的是,熱分析還需要指定熱傳導系數以及比熱。在Thermal里輸入參數,熱鏟刀系數25.96,比熱451

ABAQUS順序熱力耦合分析實例的圖3


3、 創建截面屬性以及裝備部件,和普通的靜力分析設置一樣。
4、 Step有所不同,分析類型仍為通用分析步,下面要更改為Heat Transfer。在Edit Step窗口中,使用默認的瞬態分析(Transient),時長設置為3s。切換到Incrementatin進行相應的設置,如下圖。

ABAQUS順序熱力耦合分析實例的圖4


5、 Load模塊中,設置左邊溫度為100度,右邊及上邊溫度為20度。Creat BC,類型選擇Other>Temperature。在純粹的熱傳導分析方程中,沒有位移項,因此不會發生剛體位移,這里也就不需要設置位移邊界條件。

ABAQUS順序熱力耦合分析實例的圖5


6、 接下來劃分網格,種子尺寸給0.005,單元類型需要在單元族中選擇專門用來熱分析的Heat Transfer,查看下面確保使用的單元為DCAX4。使用結構化的全四邊形網格劃分方法。

ABAQUS順序熱力耦合分析實例的圖6

ABAQUS順序熱力耦合分析實例的圖7


7、 到此,熱分析的設置已經完成,可以提交計算,完成后,查看變量NT11即為節點溫度。

ABAQUS順序熱力耦合分析實例的圖8


8、 接下來,在之前熱傳導的基礎上,進行熱應力分析。在模型樹中右鍵剛才的Model-1copy,接下來的設置都在copy的新模型中進行相應的修改。9、 熱應力分析中,考慮到受熱膨脹,結構變形對應力的影響,因此需要設置膨脹系數,在材料屬性中添加Expansion,大小為1.62E-5

ABAQUS順序熱力耦合分析實例的圖9


10、把step有熱傳導分析步改為熱力耦合分析步。

ABAQUS順序熱力耦合分析實例的圖10


11、 BC,熱力耦合需要重新考慮剛體位移的影響,選擇上下邊界的邊界,同時保持前一設置的溫度邊界不變。

ABAQUS順序熱力耦合分析實例的圖11


12、單元類型同樣要更改為熱力耦合專用的單元(Coupled Temperature-Displacement),查看單元類型為CAX4T

ABAQUS順序熱力耦合分析實例的圖12


13、 提交計算并查看結果。下圖為Mises應力圖,可以看到,由于左邊溫度高,因此產生的熱應力也相對較大。

ABAQUS順序熱力耦合分析實例的圖13

ABAQUS順序熱力耦合分析實例的圖14

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