abaqus 溫度耦合的案例
Abaqus圓形激光溫度-位移耦合案例教學 ￥19.98
1、 引言
本案例通過力 - 熱耦合分析方法，探究圓形激光載荷作用下玻璃板的溫度分布及應力響應特性。通過開發定制化子程序生成激光熱源，并結合溫度 - 位移耦合分析步，建立高精度有限元模型，最終實現對溫度場與應力場的多物理場耦合求解與結果分析。
2、 幾何模型與材料參數
（1） 模型構建：建立三維實體模型模擬玻璃板，尺寸為178×127×0.3（需根據實際場景設定具體參數），
圖1模型構建
（2） 材料屬性：定義玻璃板的熱物理參數（如導熱系數、比熱容、熱膨脹系數）與力學參數（如彈性模量、泊松比），考慮材料屬性隨溫度的非線性變化（如需）。
圖2 材料屬性構建
3、 激光熱源子程序開發
（1） 熱源特性：采用高斯分布模擬圓形激光束，功率密度函數為：
其中，P 為激光功率，r0為光斑半徑，r 為徑向坐標
（2） 子程序實現：基于ABAQUS的用戶子程序接口（如DFLUX或HETVAL），編寫 Fortran/Python 程序生成動態加載的圓形激光熱源，通過時間 - 空間函數控制熱源移動軌跡（如需模擬掃描過程）。
圖3 使用荷載子程序
5、 計算結果與分析
（1） 溫度場分布特征
1． 云圖可視化：通過后處理軟件顯示不同時刻的溫度場云圖，典型結果包括：激光光斑中心區域出現局部高溫峰值，溫度梯度沿徑向快速衰減；隨時間延長，熱擴散導致高溫區域擴大，穩態時形成穩定溫度分布。
2． 數據提取：提取特征點（如光斑中心、邊緣）的溫度 - 時間曲線，分析升溫速率與峰值溫度隨激光功率 / 作用時間的變化規律。
圖7 溫度云圖可視化
（2） 應力場響應規律
1．
展開 關于ABAQUS耦合溫度-位移傳熱分析記錄 ￥9999
Step：2步====分析步均采用耦合溫度-位移分析。(1)geo，地應力平衡，transient /1s ，打開大變形，增量步選擇automatic 采用非對稱求解器；（2）pene，貫入分析步（要考的，記清楚），前兩個分析步均未采用automatic stabilization，但是一定要打開大變形選項防止網格過度扭曲。最重要的操作：重啟動。Step界面——Output——restart requests——在geo/pene分析步勾選frequency以及overlay。即每個增量步讀取一次數據以及后續在該步驟可以重新啟動計算（是這個意思嗎？不知道啊再找找資料吧主包）。
Interaction：建立了7個接觸，探頭的各個分區與土體左邊界之間。探頭分為金屬區域和特氟龍隔熱區，兩個區域的接觸屬性不同，主要是比熱、熱導率、熱擴散系數的區別。另外就是前面提到的剛體約束rigid body（給探頭的）。
Load：在PENE模型的load僅有一個上覆荷載P=50kpa，三個邊界條件：土體底部位移全固定，右邊界水平位移=0，探頭設置一個參考點，初始固定全部位移，pene分析步設置幅值勻速貫入。由于預定義場要在initial分析步創建，因此在PENE模型中的Predefined Field要定義：初始溫度場、孔隙比場、應力場。土體：初始溫度+孔隙比+應力，探頭：初始溫度，一共4個預定義場。
Mesh：網格劃分的很丑好在能跑。不建議學我的。
Job：終于來到了作業，建立一個test-pene的job文件（要考的，記清楚），CPU拉滿開始算。結束可以收獲test-pene.odb。OK啊朋友們，PENE模型結束掉了。
展開 abaqus凍土路基的溫度-水分-變形多場耦合分析
在同一路基橫斷面處，由于凍土路基溫度場和水分場分布的不同，路基表面會產生不均勻變形，即在道路橫向發生了變形。在青藏公路的不同路段，由于不同的路基填料、不同的路基高度、不同的多年凍土類型以及不同的路側積水等情況，會使得凍土路基形成縱向的波浪變形。
1 路基溫度場
溫度場的控制方程如下所示
由于凍土路基會存在凍結和融化過程，這就會伴隨著相變熱的產生，因此需要在傳統溫度控制方程中額外考慮相變熱的的影響。
路基的溫度場邊界比較復雜，本文采用第二類和第三類邊界條件，考慮太陽輻射、對流換熱和地面有效輻射的影響。太陽輻射主要影響大氣溫度變化，這里采用下式描述大氣溫度變化
對流換熱則采用下式描述
建立如圖所示的有限元模型
可以計算得到路基的溫度場分布和一年中路基的溫度變化如圖所示
2 水分場分析
凍土路基的變形與水的凍結和融化息息相關。所以分析凍土路基的變形時必須考慮水場分布的影響。
路基中水分場遷移可以通過達西定律來描述
由于凍土路基中，水分凍結后，水分會發生遷移，因此需要考慮相變對水分遷移的影響。
計算得到的飽和度分布如圖所示
3 變形場分析
凍土路基的變形包括融沉變形和車載變形。進行變形場分析時，采用摩爾庫倫準則
路面的車輛載荷采用脈沖載荷來模擬，如下圖所示
同時，水分的凍結時會產生凍脹變形，因此需要考慮凍脹率的影響。這里凍脹率選擇為0.03。
結合溫度場分析和水分場分析可以獲得路基的變形結果。
本文中，溫度場分析通過film子程序和dflux子程序定義溫度邊界，通過hetval子程序定義相變熱。變形場分析通過dload子程序定義車輛載荷，通過uexpan子程序引入凍脹影響。
展開 ABAQUS樁貫入土體溫度位移耦合模型 ￥19
采用動力顯示分析，運用ale方法完成樁對土體的貫入，并實現對土體的加熱。inp文件，僅供學習和參考。
abaqus車削仿真數值模擬（溫度應力耦合分析）
abaqus車削仿真數值模擬（溫度應力耦合分析）
abaqus凍土路基的溫度-水分-變形多場耦合分析
在同一路基橫斷面處，由于凍土路基溫度場和水分場分布的不同，路基表面會產生不均勻變形，即在道路橫向發生了變形。在青藏公路的不同路段，由于不同的路基填料、不同的路基高度、不同的多年凍土類型以及不同的路側積水等情況，會使得凍土路基形成縱向的波浪變形。
1 路基溫度場
溫度場的控制方程如下所示
由于凍土路基會存在凍結和融化過程，這就會伴隨著相變熱的產生，因此需要在傳統溫度控制方程中額外考慮相變熱的的影響。
路基的溫度場邊界比較復雜，本文采用第二類和第三類邊界條件，考慮太陽輻射、對流換熱和地面有效輻射的影響。太陽輻射主要影響大氣溫度變化，這里采用下式描述大氣溫度變化
對流換熱則采用下式描述
建立如圖所示的有限元模型
可以計算得到路基的溫度場分布和一年中路基的溫度變化如圖所示
2 水分場分析
凍土路基的變形與水的凍結和融化息息相關。所以分析凍土路基的變形時必須考慮水場分布的影響。
路基中水分場遷移可以通過達西定律來描述
由于凍土路基中，水分凍結后，水分會發生遷移，因此需要考慮相變對水分遷移的影響。
計算得到的飽和度分布如圖所示
3 變形場分析
凍土路基的變形包括融沉變形和車載變形。進行變形場分析時，采用摩爾庫倫準則
路面的車輛載荷采用脈沖載荷來模擬，如下圖所示
同時，水分的凍結時會產生凍脹變形，因此需要考慮凍脹率的影響。這里凍脹率選擇為0.03。
結合溫度場分析和水分場分析可以獲得路基的變形結果。
本文中，溫度場分析通過film子程序和dflux子程序定義溫度邊界，通過hetval子程序定義相變熱。變形場分析通過dload子程序定義車輛載荷，通過uexpan子程序引入凍脹影響。
展開 abaqus凍土-管道模擬：實體，孔壓，溫度三耦合分析..
案例來自幫助文檔，由于幫助文檔是inp格式，給新手帶來很大困難，故錄制視頻，用cae方式自己理解的基礎上做了一下，若有不足，敬請諒解
abaqus順序熱力耦合odb文件提取溫度數據加入后提示錯誤，求大佬解答
***ERROR: System Error in Opening DDB file. Please report the problem to your
local office.
THE PROGRAM HAS DISCOVERED 1 FATAL ERRORS
** EXECUTION IS TERMINATED **
軌道電磁炮技術的多場耦合仿真----電熱 結構 溫度耦合
電流密度移動過程
局部電流密度
5.3發熱功率密度
根據以上的電流密度結果可以獲取相應的導體的發熱功率，結果如圖所示，根據結果可以看到，導軌部分電流均勻，發熱功率也較為均勻.而炮彈的后側導體部分由于橫截面積較小，發熱功率較大，相應的根據電流密度在其拐角處電流密度也較大.
5.4溫度結果
根據以上的邊界條件，考慮電流發熱、摩擦生熱、高溫熱傳導和位移等結果，獲取相應的溫度結果如下圖所示，根據局部發達圖可以看到，最高溫度發生在炮彈的后方和導軌的接觸位置，由于該位置是電流集中，熱量集中，摩擦生熱集中的位置，而導軌又是可以相對位置變化的，而炮彈是持續加熱的，故該位置溫度最大
溫度隨時間變化的過程
局部放大圖
5.總結
在ANSYS中可以采用以上方法計算電磁力獲取相應的動力學特性，再根據直接耦合方法獲取相應的溫度場分布，獲取動態效果，查看溫度的傳遞運動過程。
該方法可以較好的展示移動熱源或恒定溫度沿著另一物體移動，電流接觸是變化的移動過程，查看這幾種場的耦合分析效果。
作者：大龍貓-范文哲（fwz0703@163.com，公眾號：CAE_ANSYS)
碩士，從事電氣行業耦合場仿真，個人微信號 fwz0703 ，
主要應用為ANSYS Workbench界面下的各個模塊的使用，包括靜力學分析，動力學分析，電磁場分析, 溫度場分析，以及電磁-熱-結構-流體 耦合場分析等；主要涉及到的仿真為電氣或汽車等通用零產品的分析計算，包括剛度，熱應力，電磁力，拓撲優化等
主要使用軟件：ANSYS Workbench，Emag，Maxwell，Fluent，CFX， DM，Ls-dyna等
專注于仿真分析，歡迎大家共同討論學習，如有問題請回復郵件 fwz0703@163.com。
展開 BGA封裝焊點動靜力學與溫度場耦合仿真分析 ￥9.9
并基于上述真實的DSP器件模型，利用有限元軟件Abaqus建立了球柵陣列BGA結構封裝體的基本模型， 分析DSP器件在不同條件下的受力情況，按照不同安裝變形、不同力學條件、不同溫度變化、綜合工況、高低溫交變循環五種工況，分別建立相應的有限元模型，分析在每種載荷作用下得到的仿真結果，并計算DSP器件在高低溫交變循環下應力疲勞情況并為工程實際中提供幫助與建議[21]。
1.3.2 產品介紹
1.3.2.1 DSP器件信息
型號：SMV320C6701GLP14W；廠家：TI；封裝等級：BGA429；質量等級：V級。共429個焊點。如下圖所示。
圖1-1 DSP器件尺寸示意圖
1.3.2.2 PCB布局與安裝
DSP安裝于由四塊電路板通過柔性帶連接組成的一體PCB板上；PCB板材料為FR-4，10層板；具體位于其中一塊控制板上，如下圖所示。
圖1-2 DSP器件布局示意圖
一體剛柔電路板通過四周圍合方式安裝在鋁合金電路支架上，采用M3螺釘固定，預緊力矩為0.4Nm，DSP器件朝向電路支架內側，如下圖所示。
(a)實物圖 (b)支架圖
圖1-3 DSP器件示意圖
1.3.2.3 DSP器件焊裝情況
焊接材料：DSP為CBGA（陶瓷）封裝，芯片重量約7g，焊球材料為SAC305（Sn含量96.5%，Ag含量3%，Cu含量0.5%），球徑0.6mm～0.9mm，印制板焊盤直徑0.7mm，焊盤表面處理工藝為HASL（鍍錫熱風整平），DSP采用無鉛制程再流焊溫度曲線完成焊接。
固封情況：使用DG-4雙組份環氧樹脂由芯片四角進行粘固，膠液由印制板面向上堆積至器件頂面，膠液寬度由四角向兩邊延伸2mm左右，點膠后室溫下自然固化24h。
展開 ?ANSYS、Ls-dyna小球摩擦考慮溫度劣化熱力耦合 ￥50
ANSYS中可采用熱力耦合算法來綜合考慮溫度及荷載對材料的損失演化規律。對于顯式動力分析中，可通過CONTROL_THERMAL_NONLINEAR、CONTROL_THERMAL_SOLVER、CONTROL_THERMAL_TIMESTEP來調用熱分析步，同時在材料中需要額外定義考慮溫度劣化的材料本構。
基于此，建立了小球摩擦生熱案例，在該模型中考慮了溫度劣化及材料摩擦痕跡，隨著循環摩擦次數的增加，溫度總體呈現出上升趨勢。
樁體或CPT溫度-位移耦合模型 ￥39
采用動力顯示分析，模擬樁體貫入，土體采用摩爾庫倫本構參數，貫入完成后進行溫度場模擬，因為加熱與散熱時間較長，所以采用重啟動分析，將貫入完成后的部件導入到新的模型，進行靜力溫度位移耦合分析，對樁體加熱，并傳導到土體。模型沒有采用剛性管的方法，可能會影響溫度的正常傳遞，采用特殊的網格劃分方法使得貫入之后網格質量較好。具體細節可以參考模型和付費內容，不明白的地方可以私聊~
PS：提供cae格式和inp文件
軸流式血泵熱流耦合 溫度場仿真
2.血泵熱流耦合溫度場仿真
血泵各部分與血液的接觸面存在對流換熱，考慮到兩者的耦合關系，流體仿真時需要把固體以及固體熱源加入到流體仿真軟件中，從而將血液與血泵的對流換熱數值加載到固體溫度場仿真的邊界條件中，實現血泵三維溫度場的仿真求解分析。
血泵三維整體模型分為兩個部分，一個是驅動電機部分：包括定子鐵芯、定子繞組、永磁轉子以及定子外殼；另一個是血液流動區域：包括前后導輪及其導葉、旋轉葉輪、軸承以及泵殼。血泵結構如圖1所示。
圖1 軸流血泵整體結構
利用商用流體仿真軟件進行相關邊界條件的設定，主要包括材料屬性、湍流模型、進出口邊界條件、轉速以及對流換熱系數等，其中血泵各部分的材料特性參數如表1所示。各部分熱源的生熱率通過商用熱仿真軟件計算，并與流體仿真模塊進行耦合。
展開 非晶含能破片沖擊釋能溫度變化釋能仿真/LS-DYNA/FEM-SPH-熱力耦合 ￥180
關于非晶破片沖擊釋能的研究較少，因此簡單介紹非晶破片沖擊釋能溫度變化原理，理解仿真思路。
初始正文
仿真模擬破片為鋯基非晶破片，與金屬聚合物類破片釋能的反應原理不同，非晶破片主要由高溫的碎片與空氣發生金屬氧化反應釋放能量，無氣態產物生產，其超壓毀傷主要來自空氣吸熱膨脹導致。
一般評價測量含能破片沖擊釋能的方法為VCC（Vented Chamber Calorimetry）法，裝置如圖1，主要利用準靜態超壓峰值評價含能破片沖擊釋能大小，帖子作者認為該法適合用于生成氣體較多的破片如Al/PTFE。
圖1 VCC準靜態腔室量熱法
而非晶破片的超壓毀傷直接受高溫影響，利用溫度峰值評估非晶破片沖擊釋能更有說服力。借鑒VCC法，利用熱電偶替換壓力傳感器，測量容器內溫度。以此衡量非晶含能破片(生產氣體較少近乎無)的毀傷能力。改進測試裝置如圖2所示，裝置尺寸如圖3所示。
圖2 沖擊釋能測溫
圖3 容器尺寸
試驗結果：在相同時間內，靠近壁面的溫度較低，而空腔溫度較高，說明短時間內碎片向壁面傳熱較少可以認為絕熱。數據來源：論文《非晶合金沖擊釋能的溫度表征研究》
展開 耦合溫度損傷位錯密度的顯式晶體塑性模型
溫度場通過初始溫度以及塑性產熱計算，同時忽視局部的熱傳導，準靜態加載速率下的泰勒-昆尼系數η為0.0，1000 s加載速率下為0.95?1及以上(塑性功轉化為熱的比例)
通過經典的熱激活模型，將溫度效應引入流動方程，并考慮溫度對剛度的退化
位錯密度模型演化遵循經典的KM模型，同時考慮位錯之間的相互作用，即考慮了位錯的產生和湮滅，以及湮滅半徑與溫度的關系。因此有利于由實驗進行對照分析。
損傷基于經典的JC損傷，并等效的對應力進行退化
拉伸模型
網格劃分（每個單元表示一個單獨取向的晶粒，即初始的取向不同）
局部斷裂時溫度場分布（初始293K，假設taylor-Q系數為0.95）
局部斷裂時局部位錯密度分布（僅考慮統計儲存位錯密度）
局部斷裂時損傷分布
局部斷裂時等效塑性應變分布
局部斷裂時mises等效應力分布
展開 