abaqus穩態熱分析
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
abaqus穩態熱分析的視頻教程
ABAQUS穩態、瞬態熱分析—金屬散熱管的溫度場研究
ABAQUS穩態、瞬態熱分析—金屬管散熱的溫度場研究 此課程對金屬管散熱模擬的整個過程進行了講解，包括穩態、瞬態設置及對比分析等，此案例屬于在熱傳導、散熱等方面的實用分析案例。
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ABAQUS-茶壺的熱穩態及瞬態分析
此案例是基于ABAQUS進行的純熱學分析，采用熱學單元DC3D10，tet單元形狀。采用兩個分析步，第一個是穩態分析，得出茶壺的穩態溫度場分布；第二個分析步是瞬態分析步，時長600s，茶壺在600s內的冷卻情況，冷卻方式涉及熱傳導，對流，輻射，輸出溫度場分布和熱流量云圖。
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abaqus穩態熱分析的實例教程
模型尺寸如下圖所示，
熱傳導系數 = 52 W/m/°C比熱= 434 J/kg/°C
密度 = 7832 kg/m3
對流換熱系數 = 750 W/m2/°C
邊界條件:
AB邊溫度 q = 100°C （固定溫度）熱流 DA= 0（絕熱邊）
BC 和 CD 邊與周圍介質對流換熱周圍介質溫度為0°C
本例采用國際單位制。E點理論計算結果為18.3度，下面使用Abaqus來計算并驗證。
首先創建2D、shell的幾何模型，其次是材料參數的設置，與靜力分析不同，熱傳導需要設置熱傳導系數，在Mechanical>Conductivity里輸入52。本例是穩態熱分析，因此只需要這一個參數，若為瞬態熱分析，則還需要比熱以及密度值。
其次進行分析步設置，這一步與靜力分析也有所不同，選擇Gerneal>Heat Transfer作為分析步。默認的為瞬態響應，這里選擇穩態分析，同靜力分析一樣，這里的時間1沒有真實含義，保持默認。增量步設置與靜力分析一樣。
邊界條件由默認的Mechanical改為Other，選擇溫度。選擇模型最下面的邊，這里定義為bottom集，給予100度的溫度。
下面設置模型與周圍空氣的對流。模型右面的邊（side）與上面的邊（top）與周圍環境發生熱交換，對流系數為750，Sink temperature為周圍環境的溫度，這里給0。
Mesh模塊中，需要將單元族改為Heat Transfer，確認使用的是DC2D4單元。至此，熱分析的設置已經完成。可以提交計算。在后處理中查詢右邊界從下網上0.2m處的溫度值為18.4151，與理論計算結果18.3相差不大。右圖為對模型網格加密的結果，顯示溫度值為18.29，接近理論解。
abaqus穩態傳熱分析實例.pdf
展開 熱分析用于計算一個系統或部件的溫度分布及其他熱物理參數，如熱量的獲取或損失、熱梯度、熱流密度（熱通量）等。熱分析在許多工程應用中扮演著重要角色，如內燃機、渦輪機、換熱器、管路系統、電子元件等。
熱的傳遞是由于物體內部或物體之間的溫度不同而引起的。當無外功輸入時，根據熱力學第二定律，熱量總是自動地從溫度較高的部分傳給溫度較低的部分，根據傳熱機理的不同，傳熱的基本方式有熱傳導、熱對流和熱輻射三種。
1）熱傳導
熱傳導可以定義為完全接觸的兩個物體之間或一個物體的不同部分之間由于溫度梯度而引起的內能的交換。熱量由溫度高的地方流向溫度低的地方。熱傳導遵循傅里葉定律。
2）熱對流
熱對流是指固體的表面與它周圍接觸的流體之間，由于溫差的存在引起的熱量的交換。熱對流可以分為兩類：自然對流和強制對流。熱對流用牛頓冷卻方程來描述。
3）熱輻射
熱輻射是指物體發射電磁能，并被其他物體吸收轉變為熱的熱量交換過程。物體溫度越高，單位時間輻射的熱量越多。熱傳導和熱對流都需要有傳熱介質，而熱輻射無需任何介質。實質上，在真空中的熱輻射效率最高。熱輻射可以用斯蒂芬玻爾茲曼方程來描述。
1.穩態熱分析&瞬態熱分析
Abaqus熱分析（Heat Transfer）基于能量守恒原理的熱平衡方程，用有限元法計算各節點的溫度，并導出其他熱物理參數。穩態傳熱（Steady-State）：系統的溫度場不隨時間變化。瞬態傳熱（Transient）：系統的溫度場隨時間明顯變化。
1.1.穩態傳熱
如果系統的凈熱流率為0，即流入系統的熱量加上系統自身產生的熱量等于流出系統的熱量，則系統處于熱穩態。在穩態熱分析中，任一節點的溫度不隨時間變化。
展開 [Femap & Nastran培訓教程]穩態熱分析-電路板.part2.rar
[Femap & Nastran培訓教程]穩態熱分析-電路板.part1.rar
分析類型：穩態熱分析-子模型應用
分析軟件：ansys workbench
技術難點：子模型的應用
關鍵詞：子模型
分析人：技術鄰-異色天空
代做業務：ansys workbench結構分析、動力分析、熱分析等
背景：填充石墨對模型溫度場的影響
本次模擬主要說明子模型的使用
在200℃及以上的熱導率是170W/m^2*K。
環境一：
設定環境溫度40℃，自然對流系數25W/m^2*℃。自然散熱面是去掉內側面的所有外側面。
發熱量在10個小燈珠區域，總計設為500W。熱對流只設置在外表面。對流系數25W/m^2*℃。
劃分網格，求解最高溫度。
初始溫度Initial temperature溫度設為22℃或者40℃結果最高溫度是130℃。
按照氣體強制對流設置參數80W/m^2*℃，結果最高溫度在75℃。
強制對流，發熱功率20W，最高溫度54℃。
自然對流，發熱功率20W，最高溫度76℃。
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結構二：
散熱貼緊面厚度從1.5mm增長到3慢慢厚，得出的計算結果。
最高溫度143℃（溫度增長13℃）。
設置氣體強制對流系數80W/m^2*℃，最高溫度為85℃。
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本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學習3D打印頭三維模型的處理
2、學習穩態熱分析步的建立
3、學習穩態熱分析的邊界條件的施加
4、學習穩態熱分析的載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench
演示了對筆記本電腦進行穩態熱分析的流程。其中涵蓋了對流、溫度相關導熱系數、接觸熱導以及內部熱源的使用方法。
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、與切削工藝相關的工程師
你會得到什么：
1、掌握二維模型的繪制
2、掌握熱結構耦合顯示動力學分析相關的材料參數設置
3、理解動力學分析步的建立
4、學習切削相關的相互關系的設置
5、了解顯示動力學網格的劃分
6、學習結果后處理的查看與對比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018
某袋除塵殼體結構選型如下：
箱體板厚5mm
箱體角柱：角鋼L90*56*8
箱體加強筋：角鋼L90*56*6
花板厚6mm
花板下加強筋：橫向為扁鋼80*6，縱向為扁鋼100*6
箱體中間支撐管：鋼管Φ60*5
圖1 袋除塵殼體結構示意圖
2、 建立模型
按照殼體結構示意圖建立幾何模型如圖2所示。
煙道結構
煙道壁厚5mm，圖1為煙道結構及其支座示意圖、除塵器支座設置示意圖。
圖1 袋除塵煙道結構及其支座、除塵器支座設置示意圖
建立模型
由于進氣煙道與殼體之間沒有膨脹節，因此需要考慮殼體的熱膨脹對煙道的影響，殼體已經過計算滿足要求，本模型無需建立加強筋等部件，如圖2所示。出氣煙道與除塵器之間設置有膨脹節，故單獨建立出氣煙道模型
使用well井功能實現流固熱三物理場耦合，研究生產井溫度變化。
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、與剎車盤熱結構耦合相關的工程師
你會得到什么：
1、掌握剎車盤三維模型的繪制
2、掌握剎車盤熱結構耦合分析相關的材料參數設置
3、理解剎車盤熱結構耦合的分析步的建立
4、學習剎車盤熱結構耦合的相互關系的設置
5、了解剎車盤熱結構耦合網格的劃分
6、學習剎車盤熱結構耦合的載荷施加
7、學習結果后處理的查看與對比
燈殼散熱，參數10顆燈珠，每顆燈珠設定50W完全用于發熱。
選用AL材料，對流系數是曲線值。在200℃及以上的熱導率是170W/m^2*K。
環境一：
設定環境溫度40℃，自然對流系數25W/m^2*℃。自然散熱面是去掉內側面的所有外側面。
發熱量在10個小燈珠區域，總計設為500W。熱對流只設置在外表面。對流系數25W/m^2*℃。
劃分網格，求解最高溫度。
燈殼散熱，相同參數ANSYS計算。選用AL材料，對流系數是曲線值。而SW中熱導率是170W/m^2*K
發熱量在10個小燈珠區域，總計設為500W。熱對流只設置在外表面。對流系數25W/m^2*℃。
初始溫度Initial temperature溫度設為22℃結果，最高溫度是130℃。
初始溫度Initial temperature溫度設為40℃結果依然是最高溫度
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、與切削工藝相關的工程師
你會得到什么：
1、掌握三維模型的繪制
2、掌握熱結構耦合顯示動力學分析相關的材料參數設置
3、理解動力學分析步的建立
4、學習切削相關的相互關系的設置
5、了解顯示動力學網格的劃分
6、學習結果后處理的查看與對比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018
