ansys摩擦生熱空氣的案例
基于ANSYS WORKBENCH的摩擦生熱分析
本篇文章說(shuō)明，如何在WORBENCH中通過(guò)改變單元的形式來(lái)做摩擦生熱的耦合分析。
【問(wèn)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?，F(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(wèn)題來(lái)自于許京荊的《ANSYS13.0 WORKBNCH數(shù)值模擬技術(shù)》,中國(guó)水利水電出版社，2012，P381.
【問(wèn)題分析】
關(guān)鍵技術(shù)分析：
此問(wèn)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(shuō)，只能用一個(gè)耦合單元來(lái)計(jì)算摩擦生熱問(wèn)題。
解決該問(wèn)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(duì)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(méi)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(wèn)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(kāi) 基于ANSYS WORKBENCH的結(jié)構(gòu)熱耦合分析之摩擦生熱案例（附：源文件和視頻教程）
目前，ANSYS Workbench 中還不能直接完成所有的直接耦合場(chǎng)分析，但Workbench提供了添加命令流的方法，可以幫助用戶(hù)完成此類(lèi)耦合分析項(xiàng)目，對(duì)于熟悉APDL語(yǔ)言的使用者而言，可以融合Workbench平臺(tái)和APDL的優(yōu)勢(shì)完成數(shù)值分析。
本篇文章講解，如何在ANSYS WORBENCH環(huán)境通過(guò)插入命令流的方式來(lái)改變單元類(lèi)型以完成結(jié)構(gòu)熱耦合分析（以?xún)蓚€(gè)2D矩形塊摩擦生熱為例來(lái)進(jìn)行講解）
01
問(wèn)題描述
在一個(gè)定塊上，有一個(gè)滑塊。在滑塊頂面上施加一垂直于表面指向定塊的10MPa的分布力系?，F(xiàn)在滑塊在定塊表面上滑行3.75mm，欲求解因摩擦而產(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
02
問(wèn)題分析
關(guān)鍵技術(shù)分析：
此問(wèn)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(shuō)，只能用一個(gè)耦合單元來(lái)計(jì)算摩擦生熱問(wèn)題。
解決該問(wèn)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(duì)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(méi)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。
展開(kāi) ANSYS中不需要插入命令的摩擦生熱分析 ￥1
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(chē)剎車(chē)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(pán)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
但實(shí)際情況是溫度不均勻分布，估算值和實(shí)際情況相差很多，那么仿真分析就是一個(gè)很好的計(jì)算方法，可以盡可能的考慮參數(shù)的變化過(guò)程和最后的溫度分布情況。在ANSYS中可以設(shè)置相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行仿真。可以參考文章或視頻查看。
之前的設(shè)置都需要重新設(shè)置材料的單元編號(hào)，由于ANSYS Workbench中默認(rèn)單元是186單元，需要重新插入命令更改單元。需要更改接觸單元的關(guān)鍵字，考慮熱傳導(dǎo)和摩擦熱效果。所有這些對(duì)于新手來(lái)說(shuō)是不太方便的。那么有沒(méi)有一種簡(jiǎn)單的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能呢？答案是肯定的。新方法就是使用最新版的ANSYS 2019R3。
展開(kāi) workbench轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦生熱分析（借鑒技術(shù)鄰ansys專(zhuān)家帖）
分析類(lèi)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(wú)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(lái)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)：結(jié)構(gòu)分析，熱分析，熱結(jié)構(gòu)耦合分析等。
轉(zhuǎn)動(dòng)視頻請(qǐng)查看如下附件：
轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦生熱.avi
