ABAQUS熱應(yīng)力的案例
Abaqus熱應(yīng)力分析、熱誘導(dǎo)振動分析簡單實(shí)例
1、一個(gè)金屬懸臂梁，一端固支，初始溫度20℃，溫度突變到120℃時(shí)由于膨脹及邊界約束而產(chǎn)生熱應(yīng)力，進(jìn)而引起振動，這種振動就是熱誘導(dǎo)振動。
2、熱誘導(dǎo)振動分析的成功應(yīng)用不多見，在哈勃太空望遠(yuǎn)鏡曾因熱誘導(dǎo)振動問題而發(fā)生故障。現(xiàn)在對航天器的分析中，熱誘導(dǎo)振動屬于難點(diǎn)和重點(diǎn)。國內(nèi)曾有人對衛(wèi)星天線做過準(zhǔn)靜態(tài)熱誘導(dǎo)振動分析，也有人對空間站太陽能電池陣的桅桿做過基于模態(tài)的熱誘導(dǎo)振動分析（可能類似Abaqus中的線性攝動分析）。
3、熱應(yīng)力分析與熱誘導(dǎo)振動分析進(jìn)行耦合分析，還有難度，問題是多方面的。下面僅就準(zhǔn)靜態(tài)非耦合的熱誘導(dǎo)振動分析為例，介紹由熱應(yīng)力引起的振動。
4、懸臂梁材料屬性：
Conductity: 300W/(mK)
Density: 3000kg/m3
Elastic: E=3e10Pa, ν=0.3
Expansion: 3e-5 K-1
Specific Heat: 300J/(kgK)
5、分析結(jié)果
6、詳細(xì)步驟
見附件。
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展開 Abaqus熱應(yīng)力分析、熱誘導(dǎo)振動分析簡單實(shí)例
1、一個(gè)金屬懸臂梁，一端固支，初始溫度20℃，溫度突變到120℃時(shí)由于膨脹及邊界約束而產(chǎn)生熱應(yīng)力，進(jìn)而引起振動，這種振動就是熱誘導(dǎo)振動。
2、熱誘導(dǎo)振動分析的成功應(yīng)用不多見，在哈勃太空望遠(yuǎn)鏡曾因熱誘導(dǎo)振動問題而發(fā)生故障。現(xiàn)在對航天器的分析中，熱誘導(dǎo)振動屬于難點(diǎn)和重點(diǎn)。國內(nèi)曾有人對衛(wèi)星天線做過準(zhǔn)靜態(tài)熱誘導(dǎo)振動分析，也有人對空間站太陽能電池陣的桅桿做過基于模態(tài)的熱誘導(dǎo)振動分析（可能類似Abaqus中的線性攝動分析）。
3、熱應(yīng)力分析與熱誘導(dǎo)振動分析進(jìn)行耦合分析，還有難度，問題是多方面的。下面僅就準(zhǔn)靜態(tài)非耦合的熱誘導(dǎo)振動分析為例，介紹由熱應(yīng)力引起的振動。
4、懸臂梁材料屬性：
Conductity: 300W/(mK)
Density: 3000kg/m3
Elastic: E=3e10Pa, ν=0.3
Expansion: 3e-5 K-1
Specific Heat: 300J/(kgK)
詳細(xì)步驟
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展開 ANSYS與ABAQUS比較之實(shí)例8---帶孔平板的熱應(yīng)力分析1
本博文是關(guān)于ANSYS與ABAQUS比較之系列博文，本例子使用ABAQUS做熱應(yīng)力分析，后面會使用ANSYS對同一個(gè)問題做熱應(yīng)力分析。
【問題描述】
一個(gè)帶孔平板結(jié)構(gòu)如下圖
該平板上邊沿固定，左右兩邊是滾動支座支撐。該板的初始溫度是25度，現(xiàn)在要求當(dāng)溫度升高到150度時(shí)，板中的應(yīng)力分布。
已知：材料的彈性模量是2e9pa, 泊松比是0.3,熱膨脹系數(shù)是1.35e-5/度。
【問題分析】
1.
分析類型。這是一個(gè)平面應(yīng)力問題，應(yīng)力的產(chǎn)生是因?yàn)闇囟鹊淖兓瘜?dǎo)致產(chǎn)生了熱應(yīng)變，而該熱應(yīng)變又被約束限制導(dǎo)致熱應(yīng)力的產(chǎn)生。
2.
非線性考慮。只有一個(gè)物體，不存在接觸非線性；沒有材料非線性；沒有幾何非線性。總之，這就是一個(gè)最簡單的線彈性分析。
3. 幾何建模。由于該結(jié)構(gòu)左右對稱，只取一半研究。
4.
邊界條件。除了常規(guī)的位移邊界條件以外，對該板施加預(yù)定義溫度場25度，而在第一個(gè)分析步修改該溫度場的溫度為150度。
【求解過程】
1. 創(chuàng)建部件
只取一半建模，它是一個(gè)二維的可變形部件。
2. 定義材料屬性
只需要定義彈性模量，泊松比及線膨脹系數(shù)。
3. 定義截面屬性
創(chuàng)建均質(zhì)的實(shí)體截面，并將上述材料屬性賦予給它，然后將該截面屬性賦予給前面的部件。
4. 裝配部件
唯一的部件，導(dǎo)入到裝配即可。
5.設(shè)置分析步
兩個(gè)分析步。
新創(chuàng)建的分析步是最一般的靜力學(xué)通用分析步。
6.定義載荷和邊界條件
首先定義位移邊界條件，在初始分析步中，固定上邊，左右兩邊施加X方向的位移限制。
使用預(yù)定義場確定溫度。
對整塊板施加25度的初始溫度。
展開 希望對大家有幫助
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Abaqus熱應(yīng)力分析和膨脹節(jié)應(yīng)用
因此進(jìn)行應(yīng)力分析，其中來自于先前的熱傳導(dǎo)過程的溫度將被映射到網(wǎng)格上，以便用于估算由于熱負(fù)荷所引起的應(yīng)力和位移。這種分析可以為膨脹節(jié)的設(shè)計(jì)提供參考。
流體管道的幾何模型如圖1所示。
圖1 流體管道幾何模型
熱傳導(dǎo)分析
對于穩(wěn)態(tài)傳導(dǎo)熱分析，兩個(gè)溫度邊界條件適用于適當(dāng)自由度下的所有節(jié)點(diǎn)。如圖2所示。
圖2 熱傳導(dǎo)邊界條件
圖3顯示了在熱傳導(dǎo)步結(jié)束時(shí)所達(dá)到的管道溫度（10攝氏度）。
圖3 傳熱結(jié)束階段溫度狀況
靜力通用分析
對于靜力通用分析，將從熱傳導(dǎo)分析中提取的節(jié)點(diǎn)溫度場作為預(yù)定義場的輸入給出。為了做到這一點(diǎn)，用戶必須給予熱傳導(dǎo)分析odb文件的路徑，如圖4所示。
圖4 溫度預(yù)定義字場
本例同時(shí)顯示膨脹節(jié)的優(yōu)勢，在靜態(tài)分析中將包含一個(gè)簡化的膨脹節(jié)模型。連接處的細(xì)節(jié)和一些術(shù)語將在圖5中給出。
正如在建模假定條件中提到的那樣，管道將只允許沿軸向延伸。流體管道的這種軸向延伸將由膨脹節(jié)完成。該膨脹節(jié)將在其自由側(cè)（Z-位移= 0）與剛性連接體相連（例如混凝土墻）。
圖5 膨脹節(jié)及組件細(xì)節(jié)
靜力通用分析的應(yīng)力結(jié)果和組件的軸向位移分別在圖6和圖7、8中給出。
圖6 組件上的應(yīng)力
圖7 組件的軸向位移
圖8 組件的軸對稱視圖切割
結(jié)論
本文展示了Abaqus的耦合熱應(yīng)力分析功能。重點(diǎn)是演示Abaqus包含的預(yù)定義場選項(xiàng)。當(dāng)熱傳導(dǎo)分析和靜力通用分析按順序運(yùn)行時(shí)，預(yù)定義場可用于將相關(guān)結(jié)果映射為第二個(gè)分析的輸入。
這種技術(shù)可以擴(kuò)展到其他領(lǐng)域（例如結(jié)合某些元素的質(zhì)量擴(kuò)散來冷卻金屬部件）。在不同類型的負(fù)荷與熱負(fù)荷一起作用的情況下，使用方法1進(jìn)行分析可能更實(shí)際。
另外，通過改變相關(guān)的求解器設(shè)置，用戶可以進(jìn)一步指定耦合規(guī)則（松散，精密等）。
展開 針對某袋除塵器整體進(jìn)行ABAQUS有限元分析，考慮九項(xiàng)載荷工況，分析設(shè)備靜應(yīng)力、熱應(yīng)力、變形及熱膨脹數(shù)值 ￥15
某袋除塵殼體結(jié)構(gòu)選型如下：
箱體板厚5mm
箱體角柱：角鋼L90*56*8
箱體加強(qiáng)筋：角鋼L90*56*6
花板厚6mm
花板下加強(qiáng)筋：橫向?yàn)楸怃?0*6，縱向?yàn)楸怃?00*6
箱體中間支撐管：鋼管Φ60*5
圖1 袋除塵殼體結(jié)構(gòu)示意圖
2、 建立模型
按照殼體結(jié)構(gòu)示意圖建立幾何模型如圖2所示。
圖2 建立幾何模型
三、約束條件及載荷
立柱底部約束如圖3所示。
圖3 立柱底部邊界約束
載荷：
（1）自重（軟件考慮）；
（2） 頂部載荷：檢修載（按400kg/m2）；
（3） 花板處載荷：濾袋、濾籠、濾袋積灰（積灰厚度按5mm）共3.06t；
（4） 灰斗積灰重：滿灰9.6t；
（5） 保溫載荷：按25kg/m2；
（6） 負(fù)壓11000Pa或正壓8000Pa兩種工況分別施加；
（7） 煙道及檢修平臺載荷：上煙道（出氣端）900kg，下煙道（進(jìn)氣端）
400kg，上中下三層檢修平臺檢修載荷均為400×2.85×3.25=3705kg。
注：此項(xiàng)載荷殼體和鋼支架各占一半。
（8） 灰斗卸灰口載荷（方向按照幾何模型坐標(biāo)系）：FX=4700N，F(xiàn)Y=3500N，F(xiàn)Z=-4700N，MX=3690N.m，MY=4800N.m，MZ=5540N.m。
（9） 頂部牛腿處檢修荷載：單個(gè)牛腿處載荷為1t，頂板為260×260，轉(zhuǎn)化為面壓添加，面壓為1×10×1000/260/260=0.148N/mm2。
下圖4所示為載荷添加圖示：
（a）負(fù)壓11000Pa （b）正壓8000Pa （c）花板處載荷
展開 ABAQUS熱應(yīng)力分析 附ABAQUS中初始地應(yīng)力的施加下載
熱應(yīng)力分析過程
ABAQUS 提供三種熱應(yīng)力分析程序：
1. 順序耦合熱應(yīng)力分析，最常用的方法
? 當(dāng)應(yīng)力是由熱量場存在造成的，并且熱求解過程與應(yīng)力狀態(tài)無關(guān)，也就是說應(yīng)力依賴于熱產(chǎn)生，而熱并不依賴位移。
? 需要跑兩個(gè)分析: 先分析熱傳導(dǎo)，再將溫度結(jié)果導(dǎo)熱應(yīng)力分析
? 熱分析的結(jié)果，如溫度(位置，時(shí)間的函數(shù))被讀入應(yīng)力分析，作為一個(gè)預(yù)定義場。
2. 完全耦合熱應(yīng)力分析，最常用的方法
? 應(yīng)力依賴于溫度場并且溫度也依賴于應(yīng)力場。
? 只需要跑一個(gè)析。
3.
展開 Abaqus熱傳導(dǎo)與熱應(yīng)力分析基礎(chǔ)知識介紹
熱傳遞的分析目標(biāo)是研究熱量的傳遞過程。熱傳遞分析以熱變量或與熱相關(guān)的變量的形式來計(jì)算熱響應(yīng)，如溫度分布和溫度梯度以及熱通量。
熱傳遞分析包括兩種類型，第一種，非耦合的熱響應(yīng)，即純熱傳遞分析；第二種耦合的響應(yīng)（熱-應(yīng)力分析），分為順序耦合和完全耦合。純熱傳遞分析在Abaqus/Standard中完成，耦合響應(yīng)在Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit中完成。
熱傳遞包括三種模式：
傳導(dǎo)，也被稱為“實(shí)體熱傳遞”，發(fā)生在物體內(nèi)的分子水平上，金屬是典型的熱的良導(dǎo)體，氣體則不是。
對流，是通過熱物質(zhì)（氣體或者流體）的流動進(jìn)行熱量傳遞，包括自然對流和強(qiáng)制對流，如水泵、風(fēng)機(jī)或其他壓差作用引起的對流。
輻射，即電磁輻射，發(fā)生不需要介質(zhì)，真空中亦可。
熱傳遞可以上述一種或幾種模式的組合來進(jìn)行。在熱傳遞分析中用到的基本量有以下這些，如圖所示。
abaqus-復(fù)合材料仿真分析基礎(chǔ)篇.pdf
展開 ABAQUS熱-應(yīng)力分析的單元選擇
在做熱-應(yīng)力分析時(shí)，由于單元的選擇不合適，或網(wǎng)格布置不合適，常會產(chǎn)生不真實(shí)的結(jié)果。因此，需要結(jié)合實(shí)際謹(jǐn)慎選擇。同時(shí)，對熱-應(yīng)力分析的模型網(wǎng)格劃分，還有如下建議：
（1）溫度梯度很大的區(qū)域應(yīng)適當(dāng)加密網(wǎng)格，以精確捕捉產(chǎn)生的熱應(yīng)變梯度。
（2）為了避免結(jié)構(gòu)的過約束,在單元選擇和邊界條件施加時(shí)應(yīng)特別小心。
上述內(nèi)容不僅適合于順序熱-應(yīng)力分析以及絕熱分析，也適合于完全耦合分析中的溫度-位移耦合分析。
文章轉(zhuǎn)自有限元在線博客，分享給大家學(xué)習(xí)交流
基于ABAQUS剎車盤制動熱應(yīng)力分析
本案例目的在于如何在ABAQUS中實(shí)現(xiàn)剎車盤制動熱應(yīng)力簡單仿真分析，類似的案例在技術(shù)鄰中有不少，寫這個(gè)帖子的目的在于討論整個(gè)仿真過程中遇到的問題以及如何去解決。本案例的幾個(gè)難點(diǎn)：材料參數(shù)的設(shè)置，約束和加載，接觸的定義。在這里重點(diǎn)討論接觸的定義，以及在接觸設(shè)置中存在的問題。
本案例的討論將持續(xù)完善！對本案例感興趣的朋友，麻煩點(diǎn)個(gè)贊，并在下方留下你的郵箱，集滿40個(gè)贊，模型將統(tǒng)一發(fā)到各位的郵箱，謝謝！
ABAQUS中B31焊點(diǎn)創(chuàng)建：紅色圓圈處是為了創(chuàng)建的焊點(diǎn)（首先沿著B31單元的方向，在最近的殼單元上獲得一個(gè)投影點(diǎn)（projectpoint);然后在投影點(diǎn)與B31單元的節(jié)點(diǎn)之間通過一個(gè)剛性梁單元(rigidbeam)連接，從而將投影點(diǎn)的位移、力和力矩傳遞到B31單元的節(jié)點(diǎn)。）
幾種焊點(diǎn)分析對比：
展開 ABAQUS之熱應(yīng)力 順序耦合分析-終章
圖6 溫度及應(yīng)力分布云圖
文章來源：ABAQUS仿真世界
基于abaqus充電寶熱應(yīng)力分析案例 ￥25
本案例主要是基于abaqus對充電寶進(jìn)行簡單的熱應(yīng)力分析，涉及到的主要知識點(diǎn)：性材料的建立、殼體與電芯的綁定約束創(chuàng)建、接觸創(chuàng)建、溫度載荷的創(chuàng)建、材料熱膨脹系數(shù)創(chuàng)建、分析步的創(chuàng)建等。后處理在hyperview中進(jìn)行處理。
約束：暫不施加任何約束；
載荷：1、電芯施加20攝氏度的初始溫度載荷；2、接著給電芯溫度升高到120攝氏度。
目的：分析電芯溫度由20攝氏度升高到120攝氏度，分析充電寶在120攝氏度時(shí)的應(yīng)力場。
分析結(jié)果：
分析結(jié)果動畫
120攝氏度應(yīng)力場-1
120攝氏度應(yīng)力場-2
本案例目的在于學(xué)習(xí)如何在abaqus中做簡單的熱應(yīng)力分析，具體操作及模型文件見收費(fèi)內(nèi)容部分，凡購買本案例的朋友仿真操作實(shí)現(xiàn)中有什么問題可私信。大家也可以結(jié)合我前期發(fā)的熱分析案例《基于optistruct熱應(yīng)力分析案例-01》進(jìn)行對比學(xué)習(xí)。
展開 混凝土箱梁溫梯曲線的Abaqus實(shí)現(xiàn)以及熱耦合應(yīng)力
關(guān)鍵詞： Abaqus；混凝土箱梁；溫度梯度曲線；熱力耦合
橋梁結(jié)構(gòu)長期暴露在自然環(huán)境中，在我國幅員遼闊、復(fù)雜多變的地形及氣候環(huán)境下容易產(chǎn)生各種不利于結(jié)構(gòu)安全性及耐久性的問題。箱梁之于其他常見橋梁截面，具有更加復(fù)雜的溫度變化模式。相較于全部暴露在大氣環(huán)境中的I型和T型梁，箱梁的內(nèi)外表面具有明顯不同的日照溫度場，兩者相互耦合，共同作用；相較于Π型梁，日照作用下箱梁內(nèi)部空腔的初始溫度場以及底板的約束條件會影響兩側(cè)腹板的溫度應(yīng)力分布；相較于矩形梁，箱梁的長翼緣在日照下會對腹板產(chǎn)生遮蔽效應(yīng)，導(dǎo)致腹板溫度分布出現(xiàn)不同變化。
由于溫度場的地域差異以及氣候環(huán)境的差別，各國制定的溫度梯度曲線很難形成統(tǒng)一，本節(jié)即針對國內(nèi)和國外不同的溫度梯度曲線進(jìn)行Abaqus的有限元實(shí)現(xiàn)和熱耦合應(yīng)力分析。
【模型信息】箱梁截面尺寸信息如下圖所示，混凝土節(jié)段取1m，混凝土強(qiáng)度等級為C60。熱膨脹系數(shù)取1×"1" "0" ^"-5" ℃^"-1"，比熱容取"960" J/(kg?℃)，導(dǎo)熱系數(shù)取2.2" W/(m?℃)。后輸入不同分段的溫梯表達(dá)式，以美國和中國公路橋規(guī)、英國BS5400規(guī)范、中國鐵路橋規(guī)和新西蘭橋歸為例。具體溫度表達(dá)式可自行查閱相關(guān)規(guī)范，此處不再贅述。
展開 焊接/鍵合殘余應(yīng)力與變形怎么算？Abaqus 熱-力順序耦合與 DFLUX 詳解 ￥59.9
——科研到工程：Abaqus Goldak 雙橢球 + FROM FILE 實(shí)現(xiàn)可復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（含 Goldak 熱源 DFLUX ）
適用人群：做焊接/鍵合殘余應(yīng)力/變形預(yù)測、增材制造熱-力場分析的工程師與研究生
代碼環(huán)境：Abaqus/CAE 2019（Python 2.7），Abaqus/Standard（DFLUX Fortran 子程序）
本文提供 兩個(gè)腳本（Abaqus/CAE Python 自動網(wǎng)格建模腳本 + Fortran DFLUX 熱源子程序）梳理成一套可復(fù)用的 有限元計(jì)算流程：
從物理到實(shí)現(xiàn) 的清晰鏈路：能量輸入 → 傳熱 → 溫度–時(shí)間歷程 → FROM FILE 映射 → 彈塑性力學(xué)響應(yīng)；
建模與求解流程：幾何、分區(qū)、網(wǎng)格、邊界、步長、輸出與文件命名；
Goldak 雙橢球熱源與熱力耦合理論： 在 DFLUX 中的實(shí)現(xiàn)原理與關(guān)鍵參數(shù)；
目錄
- 用 Abaqus 做焊接/鍵合熱-力耦合的“一鍵批量建模與計(jì)算”
- 目錄
- 1. 為什么要做焊接/鍵合熱-力耦合？
- 2. Goldak 雙橢球熱源與能量守恒
- 3. 總體流程與工程目錄
- 4. 熱分析建模要點(diǎn)（Thermal）
- 5. 力學(xué)分析建模要點(diǎn)（Mechanical）
- 6. 自動化批量建模腳本（Python，最終版）
- 7. DFLUX：Goldak 體熱源子程序（Fortran）
- 8. 模型驗(yàn)證
- 9. 參考參數(shù)與推薦文獻(xiàn)
1. 為什么要做焊接/鍵合熱-力耦合？
焊接/鍵合是強(qiáng)非線性、強(qiáng)非穩(wěn)態(tài)的多物理場過程：移動熱源瞬時(shí)把能量輸入到極小體積，熱擴(kuò)散與對流/輻射把能量帶走，材料在不同溫度區(qū)間內(nèi)經(jīng)歷彈性–塑性–循環(huán)硬化乃至回復(fù)。
展開 大佬們有沒有ABAQUS熱應(yīng)力導(dǎo)致材料開裂的實(shí)例，跪求
ABAQUS中材料受熱導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展的研究
