熱瞬態(tài)
關(guān)注創(chuàng)建者：仿真專業(yè) 創(chuàng)建時(shí)間：2020-02-02
熱瞬態(tài)的視頻教程
基于Abaqus的熱瞬態(tài)分析和熱固耦合分析（附CAE模型）
本套視頻詳細(xì)介紹了基于Abaqus的熱瞬態(tài)分析和熱固耦合分析的全過(guò)程，從幾何模型的創(chuàng)建到載荷約束的設(shè)置方法，非常詳細(xì)。
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ANSYS-WorkBench基礎(chǔ)教程 齒輪猝火過(guò)程的瞬態(tài)熱分析
本課程花鍵孔漸開(kāi)線齒輪為例，使用瞬態(tài)熱分析模塊仿真齒輪置于方形水槽中猝火處理的過(guò)程，獲取齒輪溫度場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化及其規(guī)律，包含了水域模型的建立、邊界條件與收斂性的設(shè)置。
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ABAQUS穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)熱分析—金屬散熱管的溫度場(chǎng)研究
ABAQUS穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)熱分析—金屬管散熱的溫度場(chǎng)研究 此課程對(duì)金屬管散熱模擬的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行了講解，包括穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)設(shè)置及對(duì)比分析等，此案例屬于在熱傳導(dǎo)、散熱等方面的實(shí)用分析案例。
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熱瞬態(tài)的實(shí)例教程
在這個(gè)例子中，我們需要注意的是：在進(jìn)行瞬態(tài)熱分析時(shí)，一般情況下要先進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析，以獲取瞬態(tài)分析的初始天劍，然后通過(guò)瞬態(tài)熱分析的分析設(shè)置及邊界條件設(shè)置，進(jìn)行多載荷步的求解。
穩(wěn)態(tài)熱分析的能量平衡方程為（以矩陣的形式表示）
式中，[K]為熱傳導(dǎo)矩陣，包含導(dǎo)熱系數(shù)、對(duì)流系數(shù)及輻射率和形狀系數(shù)；{T}為節(jié)點(diǎn)溫度向量；{Q}為節(jié)點(diǎn)熱流率向量，包含熱生成。
穩(wěn)態(tài)傳熱用于分析穩(wěn)定的熱載荷對(duì)系統(tǒng)或部件的影響。通常在進(jìn)行瞬態(tài)熱分析之前，進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析用于確定初始溫度分布。穩(wěn)態(tài)熱分析可以通過(guò)有限元計(jì)算確定由于穩(wěn)定的熱載荷引起的溫度、熱梯度、熱流率、熱流密度等參數(shù)。
1.2.瞬態(tài)熱分析
瞬態(tài)傳熱過(guò)程是指一個(gè)系統(tǒng)的加熱或冷卻過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，系統(tǒng)的溫度、熱流率、熱邊界條件以及系統(tǒng)內(nèi)能隨時(shí)間都有明顯的變化。根據(jù)能量守恒定律，瞬態(tài)熱平衡方程可以表達(dá)為（以矩陣的形式表示）
式中，[K]為熱傳導(dǎo)矩陣，包含導(dǎo)熱系數(shù)、對(duì)流系數(shù)及輻射率和形狀系數(shù)；{T}為節(jié)點(diǎn)溫度向量；{C}為比熱矩陣，考慮系統(tǒng)內(nèi)能的增加；{dT/dt}為節(jié)點(diǎn)溫度向量對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)；{Q}為節(jié)點(diǎn)熱流率向量，包含熱生成。
瞬態(tài)傳熱用于計(jì)算一個(gè)系統(tǒng)隨時(shí)間變化的溫度場(chǎng)及其他熱參數(shù)。在工程上一般用瞬態(tài)熱分析計(jì)算溫度場(chǎng)，并將之作為熱載荷進(jìn)行應(yīng)力分析。其基本步驟與穩(wěn)態(tài)熱分析類似。主要的區(qū)別在于瞬態(tài)熱分析中的載荷是隨時(shí)間變化的。為了表達(dá)隨時(shí)間變化的載荷，首先必須將載荷~時(shí)間曲線分為載荷步。載荷~時(shí)間曲線中的每一個(gè)拐點(diǎn)為一個(gè)載荷步。對(duì)于每一個(gè)載荷步，必須定義載荷值及時(shí)間值，同時(shí)必須選擇載荷步為漸變或階躍。
2.單軸直桿穩(wěn)態(tài)熱分析
2.1.問(wèn)題描述
如圖所示的單軸直桿傳熱模型（不考慮輻射和對(duì)流換熱），熱流率Q=1W從溫度T(0)端流入，流過(guò)長(zhǎng)度L=400mm，橫截面積A=10×10mm2的直桿，從溫度T(L)=20°C端流出，假設(shè)材料為鋁合金，導(dǎo)熱系數(shù)k=100W/(m°C)，計(jì)算直桿的軸向溫度分布。
展開(kāi) Workbench除了做穩(wěn)態(tài)熱應(yīng)力變形，還可以做瞬態(tài)熱應(yīng)力變形。熱雙金有兩個(gè)熱膨脹系數(shù)不同的金屬組成，熱膨脹系數(shù)越大，其為主動(dòng)層，帶動(dòng)被動(dòng)層受熱彎曲。
通過(guò)workbench瞬態(tài)熱模塊和瞬態(tài)結(jié)構(gòu)模塊可模擬該類情景。若考慮空氣對(duì)流對(duì)熱雙金表面溫度分布的影響，可使用Fluent與瞬態(tài)結(jié)構(gòu)模塊進(jìn)行熱應(yīng)力仿真。Workbench仿真搭建流程如下所示，
現(xiàn)假設(shè)兩個(gè)熱雙金體功耗不同，主動(dòng)層更大，在Fluent計(jì)算熱雙金瞬態(tài)溫度分布；接著將結(jié)果導(dǎo)入到瞬態(tài)結(jié)構(gòu)模塊；最后設(shè)置約束，這樣搭建完整的瞬態(tài)熱應(yīng)力仿真操作流程。
1-120s的仿真結(jié)果如下圖所示
僅為演示，提供一定參考意義。
展開(kāi) 本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)芯片的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)芯片瞬態(tài)熱分析步的建立
3、學(xué)習(xí)芯片瞬態(tài)熱分析的載荷施加
4、學(xué)習(xí)芯片瞬態(tài)熱的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 芯片瞬態(tài)熱分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
9.對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分并運(yùn)行瞬態(tài)結(jié)構(gòu)仿真，輸出應(yīng)力結(jié)果云圖，該圖顯示了應(yīng)力隨時(shí)間的變化情況。
總結(jié)
本次分析成功執(zhí)行了 PCB 組件的瞬態(tài)熱-順序耦合仿真。通過(guò)將瞬態(tài)熱分析得到的溫度時(shí)程作為載荷，輸入至瞬態(tài)結(jié)構(gòu)分析中，直接觀察并獲得了關(guān)鍵元器件的熱應(yīng)力隨時(shí)間變化的響應(yīng)。
仿真結(jié)果直觀展示了在功率加載或環(huán)境變化的瞬態(tài)過(guò)程中，熱應(yīng)力如何隨溫度場(chǎng)同步演變，清晰地揭示了應(yīng)力集中區(qū)域的動(dòng)態(tài)形成過(guò)程與峰值時(shí)刻。這為評(píng)估元件在真實(shí)波動(dòng)工況下的瞬態(tài)力學(xué)負(fù)載與潛在風(fēng)險(xiǎn)提供了直接的依據(jù)。
本次分析有效完成了從動(dòng)態(tài)熱輸入到動(dòng)態(tài)應(yīng)力輸出的因果鏈路驗(yàn)證，為后續(xù)的簡(jiǎn)易可靠性評(píng)估與設(shè)計(jì)改進(jìn)提供了核心的觀測(cè)數(shù)據(jù)。
展開(kāi) 
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熱瞬態(tài)的最新內(nèi)容
考慮熱源的瞬態(tài)熱傳導(dǎo)有限元求解器2小時(shí)前
關(guān)鍵詞：熱源，瞬態(tài)，熱傳導(dǎo)，有限元求解器，三角形單元，自研
在《瞬態(tài)熱傳導(dǎo)有限元求解器開(kāi)發(fā)》一文中，我們介紹了自研的二維瞬態(tài)熱傳導(dǎo)求解器。
當(dāng)時(shí)那個(gè)控制方程沒(méi)有考慮熱源，邊界條件中只涉及溫度、熱流、對(duì)流。然而在很多問(wèn)題中，熱源才是最關(guān)鍵的邊界條件，比如電發(fā)熱、化學(xué)反應(yīng)生熱。
熱源的處理
熱源是體熱，相對(duì)應(yīng)的熱流是面熱。
</p><h2><strong style="color: rgb(255, 255, 255); background-color: rgb(255, 192, 0);">目標(biāo)</strong></h2><p>對(duì)鋼制和瓷制茶壺進(jìn)行穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)熱分析。
工程價(jià)值
獲取用于瞬態(tài)熱-力耦合仿真所需的粘彈性參數(shù)與熱物理參數(shù)，精確預(yù)測(cè)產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)剛度、生熱及在長(zhǎng)期載荷下的松弛或蠕變行為。
我司測(cè)試獲得的典型材料等雙軸蠕變曲線
環(huán)境與時(shí)間效應(yīng)
評(píng)估材料在長(zhǎng)期使用與環(huán)境暴露下的性能演變，保證產(chǎn)品全生命周期的可靠性。
核心測(cè)試
循環(huán)軟化測(cè)試、與老化相關(guān)的性能測(cè)試、臭氧測(cè)試。
ansys apdl 耦合物理場(chǎng)命令流分析概述1個(gè)月前
例如，非線性材料的感應(yīng)加熱中，諧波電磁分析計(jì)算出焦耳熱，該熱在瞬態(tài)熱分析中用于隨時(shí)間變化的溫度解，而溫度的變化會(huì)反過(guò)來(lái)影響電磁場(chǎng)材料屬性的變化，從而改變電磁分析結(jié)果。
二 耦合場(chǎng)分析類型
1.直接耦合場(chǎng)分析
直接方法通常只包含一個(gè)分析，它使用一個(gè)包含所有必需自由度的耦合單元類型，通過(guò)計(jì)算包含所需物理量的單元矩陣或單元載荷向量的方式進(jìn)行耦合。
不同介質(zhì)淬火，支架冷卻差別有多大？2個(gè)月前
目標(biāo)：
1、了解影響傳熱速率的因素
2、熟悉瞬態(tài)熱分析框架
3、理解循環(huán)對(duì)稱如何被利用來(lái)提高效率
步驟：
1、創(chuàng)建瞬態(tài)熱分析系統(tǒng)
2、定義材料屬性。使用Nitiinol作為支架材料。（材料參數(shù)的總結(jié)見(jiàn)表1）
3、導(dǎo)入幾何模型，支架幾何結(jié)構(gòu)如圖1所示。
這有助于加深對(duì)瞬態(tài)熱分析、邊界條件(瞬態(tài)熱分析中的重要因素)以及瞬態(tài)熱分析如何幫助我們做出工程決策的理解。
目標(biāo)：
增強(qiáng)對(duì)瞬態(tài)熱分析的理解
學(xué)習(xí)如何使用仿真來(lái)驅(qū)動(dòng)工程決策
步驟：
設(shè)計(jì)(a)
1、創(chuàng)建一個(gè)瞬態(tài)熱分析系統(tǒng)。幾何體中將使用默認(rèn)的結(jié)構(gòu)鋼。
2、導(dǎo)入幾何體。
瞬態(tài)熱傳導(dǎo)有限元求解器開(kāi)發(fā)2個(gè)月前
關(guān)鍵詞：瞬態(tài)，熱傳導(dǎo)，有限元求解器，三角形單元
熱傳遞有三種方式：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射。就熱傳導(dǎo)問(wèn)題而言，無(wú)論是結(jié)構(gòu)力學(xué)還是流體力學(xué)都會(huì)涉及，兩邊都沒(méi)拿它當(dāng)外人。
前面的文章提到過(guò)，結(jié)構(gòu)力學(xué)的有限元發(fā)展地非常成熟，大部分的剛度矩陣在文獻(xiàn)里面都推導(dǎo)好了。而流體力學(xué)的很多單元類型的有限元方程，可能需要自行推導(dǎo)完成。
ANSYS的熱分析模塊如何選擇使用，太多了，不知道怎么選4個(gè)月前
瞬態(tài)熱分析
o 需設(shè)置合理時(shí)間步長(zhǎng)（如用自動(dòng)時(shí)間步控制收斂），避免溫度突變導(dǎo)致結(jié)果振蕩。
o 支持材料熱導(dǎo)率、比熱容隨溫度變化，適配高溫合金、復(fù)合材料等非線性場(chǎng)景。
3. Fluent 模塊
o 輻射模型可選 DO（離散坐標(biāo)法）、S2S（表面 - 表面）、P1（半透明介質(zhì)），適合火焰、高溫爐等強(qiáng)輻射環(huán)境。
目標(biāo)
通過(guò)高保真建模仿真，系統(tǒng)觀察并量化印刷電路板（PCB）上關(guān)鍵元器件在瞬態(tài)熱載荷作用下的力學(xué)響應(yīng)與應(yīng)力表現(xiàn)。
方法闡述
本研究采用瞬態(tài)熱-力順序耦合仿真方法。首先，基于元件的真實(shí)功耗曲線與環(huán)境邊界條件，進(jìn)行高精度瞬態(tài)熱分析，獲取從啟動(dòng)、負(fù)載變動(dòng)到穩(wěn)態(tài)的全過(guò)程溫度場(chǎng)時(shí)序數(shù)據(jù)。隨后，將該瞬態(tài)溫度場(chǎng)作為體載荷映射至結(jié)構(gòu)模型，通過(guò)有限元分析求解其引發(fā)的熱應(yīng)力與應(yīng)變場(chǎng)。
通過(guò)Ansys熱應(yīng)力分析三步法可徹底破解這一難題：第一步，瞬態(tài)熱應(yīng)力模擬。針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、加速、怠速等動(dòng)態(tài)工況，Ansys能精準(zhǔn)捕捉熱應(yīng)力隨時(shí)間的演化規(guī)律，定位應(yīng)力峰值區(qū)域。以某4缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞為例，仿真結(jié)果顯示，活塞頂部邊緣在加速工況下最大熱應(yīng)力可達(dá)350MPa，遠(yuǎn)超材料許用應(yīng)力280MPa，為后續(xù)優(yōu)化指明方向；第二步，熱疲勞壽命預(yù)測(cè)。
