ansys摩擦生熱仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys摩擦生熱仿真的視頻教程
hypermesh+Abaqus聯(lián)合仿真-摩擦生熱
全面講解了hypermesh為Abaqus做前處理的流程及要點(diǎn)，并用一個(gè)摩擦生熱的實(shí)例來具體說明。包含接觸創(chuàng)建、多分析步創(chuàng)建、邊界條件及載荷創(chuàng)建等
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ansys摩擦生熱仿真的實(shí)例教程
考慮摩擦生熱時(shí)的磨損有限元仿真 ￥100
本例為上一例的延續(xù)，在進(jìn)行磨損仿真時(shí)，考慮摩擦產(chǎn)熱及摩擦系數(shù)、磨損系數(shù)隨溫度的變化，需進(jìn)行熱/結(jié)構(gòu)仿真，可拓展應(yīng)用于剎車制動(dòng)等領(lǐng)域。
本例所設(shè)置摩擦系數(shù)隨溫度變化曲線如下
磨損系數(shù)隨溫度變化曲線如下
磨損深度變化動(dòng)畫如下
滑塊溫度變化動(dòng)畫如下，可見在接觸位置由于摩擦不斷產(chǎn)生熱量，由接觸位置逐漸向其他位置擴(kuò)散。
本篇文章說明，如何在WORBENCH中通過改變單元的形式來做摩擦生熱的耦合分析。
【問題描述】
在一個(gè)定塊上，有一個(gè)滑塊。在滑塊頂頂面上施加一垂直于表面指向定塊的10MPa的分布力系。現(xiàn)在滑塊在定塊表面上滑行3.75mm，要求摩擦而產(chǎn)生的熱量，并計(jì)算滑塊和定塊內(nèi)部的溫度分布和應(yīng)力分布。
定塊的尺寸：寬5mm，高1.25mm，厚1mm
滑塊的尺寸：寬1.25mm，高1.5mm，厚1mm
材料：彈性模量：7e10Pa;泊松比：0.3；密度：2700kg/m(3);熱膨脹系數(shù)：23.86e-6/k；摩擦系數(shù)：0.2；熱導(dǎo)率：150W/(M K)；比熱：900J/(kg K）
(注)該問題來自于許京荊的《ANSYS13.0 WORKBNCH數(shù)值模擬技術(shù)》,中國水利水電出版社，2012，P381.
【問題分析】
關(guān)鍵技術(shù)分析：
此問題屬于摩擦生熱，不能夠使用載荷傳遞法，而只能使用直接耦合法。這就是說，只能用一個(gè)耦合單元來計(jì)算摩擦生熱問題。
解決該問題的基本思路如下:
(1) 使用瞬態(tài)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析系統(tǒng)
（2）在該系統(tǒng)中更改單元為PLANE223,它是一個(gè)耦合單元，可以完成多種耦合分析，這里使用其結(jié)構(gòu)-熱分析功能。
（3）定義兩個(gè)載荷步，第一步將動(dòng)塊移動(dòng)到指定位置，第二步保持最終位置，以獲得平衡解。
（4）在求解設(shè)置中，關(guān)閉結(jié)構(gòu)分析的慣性部分，而只做靜力學(xué)結(jié)構(gòu)分析，但是對于熱分析仍舊做瞬態(tài)熱分析。
（5）由于使用了瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，結(jié)果中默認(rèn)是沒有溫度可以直接從界面中得到的。需要自定義結(jié)果，提取溫度。
（6）此問題要多處使用插入命令的方式，從而可以在WORKBENCH中使用APDL的功能。
展開 中國船舶集團(tuán)有限公司 第705研究所, 陜西 西安, 710077
對水下燃?xì)鉁u輪機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)燃料泵柱塞油膜摩擦生熱問題, 結(jié)合流體力學(xué)動(dòng)網(wǎng)格和滑移網(wǎng)格方法, 根據(jù)柱塞運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行用戶自定義函數(shù)編程, 考慮油液的粘溫特性建立燃料泵柱塞油膜仿真計(jì)算模型, 并給出了柱塞油膜摩擦生熱建模分析方法。根據(jù)所提出分析方法對柱塞油膜摩擦生熱進(jìn)行了仿真分析, 研究了出口壓力、壁面溫度及轉(zhuǎn)速等參數(shù)對油膜摩擦生熱引起溫度變化的影響規(guī)律。獲得如下結(jié)論: 入口壓力為0.5 MPa時(shí), 出口壓力的變化對油膜溫度上升影響較小, 且油膜頂部位置溫度上升量最大, 在轉(zhuǎn)速為2 250 r/min工況下溫度上升量可達(dá)4 K左右; 2) 在300~373 K范圍內(nèi), 壁面溫度每上升20 K, 油膜頂部溫度上升量降低約50%, 且373 K時(shí)油膜頂部溫度上升量僅為300 K時(shí)的9.2%; 3) 油膜溫度上升量與轉(zhuǎn)速近似呈線性關(guān)系。
引
言
目前對柱塞油膜的研究大多以仿真方法為主[2-4], 通過求解雷諾方程得到油膜壓力分布, 而對柱塞油膜摩擦生熱引起的溫升研究較少。王智慧等[5]對柱塞油膜進(jìn)行了研究, 采用給定邊界條件, 先后求解雷諾方程和能量方程, 得到溫度分布后再修正油液黏度分布。訚耀保等[6]通過能量傳遞的方法計(jì)算油膜溫度分布, 重點(diǎn)分析了轉(zhuǎn)速、工作壓力及入口油溫等因素對油膜溫度的影響。
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不考慮結(jié)果的慣性效果
提取結(jié)果
1）變形
由于為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此最大位移為正弦變化，如圖所示
2）應(yīng)力
選擇中，摩擦盤受到壓力作用，應(yīng)力增大，提取結(jié)果
3）溫度
由于參考溫度為0度，故提取的溫度就是溫升，第1秒，第2秒，第3秒和第4秒結(jié)束時(shí)的溫度如圖
該實(shí)例對汽車摩擦片的摩擦效果進(jìn)行了仿真方法的研究，可以較好的模擬該類摩擦生熱熱的仿真，如果考慮初始旋轉(zhuǎn)速度和摩擦系數(shù)等其他參數(shù)合適的加載，可以較好的得到摩擦片的停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間，為汽車摩擦片的設(shè)置提供很好的指導(dǎo)意義。
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ansys摩擦生熱仿真的最新內(nèi)容
AnsysWB-FSW(攪拌摩擦焊熱應(yīng)力仿真)5個(gè)月前
攪拌摩擦焊（FSW）是一種固態(tài)焊接技術(shù)，用于金屬的連接，無需填充材料。一個(gè)圓柱形旋轉(zhuǎn)工具插入牢固夾緊的工件中，并沿著待焊縫移動(dòng)。隨著工具沿焊縫移動(dòng)，工具肩部與工件之間的摩擦產(chǎn)生熱量。工件材料的塑性變形也會(huì)產(chǎn)生額外的熱量。產(chǎn)生的熱量使工件材料熱軟化。工具的移動(dòng)使軟化的工件材料從前部流向工具后部并在此處凝固。隨著冷卻，兩塊板之間形成一個(gè)連續(xù)的固體焊縫。整個(gè)過程中不會(huì)發(fā)生熔化，產(chǎn)生的溫度始終低于所連接金屬的固相線溫度
<p class="ql-align-center">——V2025摩擦熱計(jì)算功能與Particleworks聯(lián)合仿真實(shí)踐</p><p>熱傳遞是工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)與可靠性的核心挑戰(zhàn)，無論是齒輪嚙合、剎車制動(dòng)，還是電機(jī)冷卻，精準(zhǔn)預(yù)測熱量的產(chǎn)生（如摩擦生熱）與耗散（如油冷散熱）都至關(guān)重要。RecurDyn 2025 通過革命性的<strong>摩擦生熱功能</strong>與<strong>Particleworks
署名作者：陳文杰1, 李永東2, 白長青1
作者單位：1. 西安交通大學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與振動(dòng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 陜西省先進(jìn)飛行器服役環(huán)境與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 西安, 710049；2. 中國船舶集團(tuán)有限公司 第705研究所, 陜西 西安, 710077
本例為上一例的延續(xù)，在進(jìn)行磨損仿真時(shí)，考慮摩擦產(chǎn)熱及摩擦系數(shù)、磨損系數(shù)隨溫度的變化，需進(jìn)行熱/結(jié)構(gòu)仿真，可拓展應(yīng)用于剎車制動(dòng)等領(lǐng)域。
本例所設(shè)置摩擦系數(shù)隨溫度變化曲線如下
磨損系數(shù)隨溫度變化曲線如下
磨損深度變化動(dòng)畫如下
滑塊溫度變化動(dòng)畫如下，可見在接觸位置由于摩擦不斷產(chǎn)生熱量，由接觸位置逐漸向其他位置擴(kuò)散。
ANSYS中不需要插入命令的摩擦生熱分析
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摩擦生熱產(chǎn)生高溫，在汽車剎車系統(tǒng)當(dāng)中的是一個(gè)關(guān)鍵的考慮標(biāo)準(zhǔn)，其主要原理是將摩擦盤的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，根據(jù)理論計(jì)算在短時(shí)間內(nèi)，物體的溫升在忽略散熱的情況下，由CmT=1/2m^2所決定，即動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，考慮材料的比熱容和質(zhì)量既可以粗略的估算出物體的溫度
目前，ANSYS Workbench 中還不能直接完成所有的直接耦合場分析，但Workbench提供了添加命令流的方法，可以幫助用戶完成此類耦合分析項(xiàng)目，對于熟悉APDL語言的使用者而言，可以融合Workbench平臺(tái)和APDL的優(yōu)勢完成數(shù)值分析。
本篇文章講解，如何在ANSYS WORBENCH環(huán)境通過插入命令流的方式來改變單元類型以完成結(jié)構(gòu)熱耦合分析（以兩個(gè)2D矩形塊摩擦生熱為例來進(jìn)行講解
摩擦制動(dòng)器工作時(shí)，剎車盤在摩擦力作用下停止運(yùn)動(dòng)，然而靠摩擦產(chǎn)生的熱量使摩擦片溫度升高，影響其使用性能，本文基于ANSYS Workbench軟件對該實(shí)例進(jìn)行模擬。
注：本實(shí)例僅僅為仿真方法，由于參數(shù)未知顧各種參數(shù)均為假設(shè)
分析模塊采用瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)求解模塊，建立模型，劃分網(wǎng)格，設(shè)置邊界條件，求解，查看結(jié)果。
仿真模型
剎車盤和摩擦片如圖所示，便于網(wǎng)格劃分
分析類型：熱結(jié)構(gòu)直接耦合分析
分析平臺(tái)：ansys workbench 17.0
分析人：技術(shù)鄰 一無所有就是打拼的理由
技術(shù)難點(diǎn)：接觸設(shè)置及轉(zhuǎn)動(dòng)邊界條件設(shè)置
研究模型：思想來源于許京荊的《ANSYS13.0 WORKBNCH數(shù)值模擬技術(shù)》滑動(dòng)摩擦生熱的熱-結(jié)構(gòu)耦合分析，模型及尺寸自選。
注：網(wǎng)格為自動(dòng)劃分較為粗糙，但不影響結(jié)果的正確性。
可代做業(yè)務(wù)
本篇文章說明，如何在WORBENCH中通過改變單元的形式來做摩擦生熱的耦合分析。
【問題描述】
在一個(gè)定塊上，有一個(gè)滑塊。在滑塊頂頂面上施加一垂直于表面指向定塊的10MPa的分布力系。現(xiàn)在滑塊在定塊表面上滑行3.75mm，要求摩擦而產(chǎn)生的熱量，并計(jì)算滑塊和定塊內(nèi)部的溫度分布和應(yīng)力分布。
定塊的尺寸：寬5mm，高1.25mm，厚1mm
滑塊的尺寸：寬1.25mm，高1.5mm，厚1mm
