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關注創建者:王靖雯 創建時間:2023-02-27

abaqus非接觸熱傳導的實例教程
傳統的熱傳導分析建立在傅立葉定律基礎上,認為熱流溫度梯度為線性分布,而且熱流傳播速度是無限大的。隨著瞬態加熱技術的應用,發現即使在常溫或者高溫下,導熱規律也可能偏離傅里葉定律。非傅里葉導熱模型較傳統的拋物型方程(傅里葉模型)更復雜,其熱傳導特性受到松弛時間的影響。非傅里葉模型具有多種不同形式,目前最常見、最普遍的模型是雙曲型熱傳導模型。
Maxwell首先提出了雙曲型熱傳導模型
能量守恒方程為
聯立式1.1和1.2可得非傅里葉傳熱方程為
式中,T為溫度,t為時間,α為介質的熱擴散率,τ為熱松弛時間。
Abaqus中可以通過UMATHT子程序實現式1.3的熱傳導模型。
建立如下圖所示的有限元模型,模型上下側為溫度邊界。
取τ=0,0.1,0.5,1.5進行計算,平板中心點溫度變化曲線如下圖所示。可以發現,隨著熱松弛時間變大,溫度波動越明顯,達到平衡所需的時間越長。
熱松弛時間τ=0時,式1.1退化為傅里葉傳熱。
可以發現,τ=0時子程序和Abaqus自帶材料屬性計算得到的溫度變化規律一致。
展開 傳統的熱傳導分析建立在傅立葉定律基礎上,認為熱流溫度梯度為線性分布,而且熱流傳播速度是無限大的。隨著瞬態加熱技術的應用,發現即使在常溫或者高溫下,導熱規律也可能偏離傅里葉定律。非傅里葉導熱模型較傳統的拋物型方程(傅里葉模型)更復雜,其熱傳導特性受到松弛時間的影響。非傅里葉模型具有多種不同形式,目前最常見、最普遍的模型是雙曲型熱傳導模型。
Maxwell首先提出了雙曲型熱傳導模型
能量守恒方程為
聯立式1.1和1.2可得非傅里葉傳熱方程為
式中,T為溫度,t為時間,α為介質的熱擴散率,τ為熱松弛時間。
Abaqus中可以通過UMATHT子程序實現式1.3的熱傳導模型。
建立如下圖所示的有限元模型,模型上下側為溫度邊界。
取τ=0,0.1,0.5,1.5進行計算,平板中心點溫度變化曲線如下圖所示。可以發現,隨著熱松弛時間變大,溫度波動越明顯,達到平衡所需的時間越長。
熱松弛時間τ=0時,式1.1退化為傅里葉傳熱。
可以發現,τ=0時子程序和Abaqus自帶材料屬性計算得到的溫度變化規律一致。
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核心技術原理
基于拉格朗日方程與牛頓 - 歐拉方程,采用變步長剛性積分算法 + 稀疏矩陣技術,高效求解大規模非線性動力學方程;支持剛柔耦合、非線性接觸、摩擦、疲勞、振動等多物理場耦合分析,兼顧計算精度與效率。
二、核心優勢
1.
傳統的空氣冷卻與間接式液冷存在接觸熱阻大、溫度一致性差等物理局限。浸沒式液冷技術通過將電芯完全浸沒在絕緣冷卻液中,徹底消除了固-固接觸熱阻,實現了熱量的快速傳導與吸收,是解決局部熱點問題的最佳方案。為了進一步突破碳氫基礎液體的導熱極限,引入高導熱的金屬氧化物納米顆粒制備成納米流體(Nanofluids),成為了熱管理介質的前沿攻關方向。
測試可在 -70°C 至 260°C 的寬溫域內進行,并廣泛采用非接觸式光學/視頻引伸計進行應變測量,最大限度減少大變形測量誤差,確保原始數據的精確與可靠。
02
模型精準
我們的擬合不僅追求曲線匹配,更注重模型在外推與復雜應力狀態下的物理合理性。憑借超過200%應變的等雙軸拉伸等關鍵數據的支撐,我們的模型能更真實地預測材料在大變形下的硬化行為,顯著提升有限元仿真精度。
?? 你的核心職責
項目承接:承接平臺分發的各類ABAQUS仿真需求,涵蓋結構靜力學/動力學、非線性分析(接觸/材料非線性)、熱-力耦合、顯式動力學(Explicit) 等方向。
技術支持:根據客戶提供的模型或圖紙,獨立完成幾何清理、網格劃分、求解設置、結果后處理及仿真報告撰寫。
設置加載方向(車門橫向,即整體坐標Y方向),加載值200mm
在“幅值曲線”中定義加載歷程(線性遞增)
4.4 接觸定義
定義車門各部件之間的接觸關系:
外板與內板:綁定接觸(Tie)
防撞梁與內板:通用接觸(General Contact)
剛性壓頭與車門:摩擦接觸,摩擦系數0.15
操作步驟
熱 - 結構耦合
o 單向耦合:熱→結構(溫度→應力),適合熱變形主導、結構變形對溫度影響小的場景(如管道熱膨脹)。
o 雙向耦合:熱?結構(變形改變接觸熱阻 / 對流面積),適合大變形、接觸界面熱阻敏感的問題(如剎車盤熱 - 應力耦合)。
三、模塊選擇建議
1. 優先選穩態熱分析做快速方案篩選,再用瞬態熱分析驗證動態響應,最后用Fluent優化流體對流細節。
2.
全面的非線性分析能力
MARC提供業內領先的非線性求解技術,涵蓋:
幾何非線性:支持大變形、大應變、大旋轉分析
材料非線性:包含500+種材料模型,涵蓋金屬、聚合物、復合材料、超彈性體等
接觸非線性:處理復雜多體接觸、自接觸與摩擦問題
邊界條件非線性:模擬隨動載荷、跟隨力等復雜工況
2.
- FEM部分 (隱式有限元法): 用于模擬冷卻、凝固、相變過程,以及由此產生的熱應力、變形和殘余應力。
計算特點:
- 計算密度極高: 這是所有仿真中計算最密集的領域之一。它同時包含了CFD的流體計算和FEM的傳熱/結構計算。
- 強非線性與強耦合: 流動、傳熱、結構變形、材料相變等多個物理場相互影響,求解過程非常復雜。
講師團隊帶來的案例均源自這些真實項目,參數(如電芯產熱率、材料導熱率)、工況(如快充倍率、環境溫度范圍)與企業實際完全一致,甚至會包含生產中的“小細節”(如焊接缺陷對熱傳導的影響、裝配間隙的熱應力補償)。
如果考慮了熱膨脹效應,那么STRAIN僅為力學應變(即已經在總應變中減去了熱膨脹得到的溫度應變)。這些應變在輸出結果中以“彈性”應變給出。