熱應(yīng)力耦合分析的案例
workbench間接耦合應(yīng)力分析
1.問題描述
在進(jìn)行熱力耦合分析時(shí)，目前workbench只能提供間接耦合方式，而另外兩種分析方式：1）直接在節(jié)點(diǎn)上施加溫度載荷，2）利用直接耦合，都需要查如相應(yīng)的命令流，且不能在workbench中直接對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行操作，因而如果要對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行操作，需要在workbench中定義相應(yīng)namedselection，此時(shí)，再次施加時(shí)，便可以等同于在節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行操作。
但想注意，在分析，本次對(duì)比的是一個(gè)簡單的長方體塊，利用steady-statethermal（穩(wěn)態(tài)熱模塊）求解得到溫度場之后，再利用staticstructural進(jìn)行結(jié)構(gòu)殘余熱應(yīng)力的分析。進(jìn)行分析，在workbench中可以直接進(jìn)行相應(yīng)的求解結(jié)果的傳遞。
2.本文主要內(nèi)容
（1）利用workbench進(jìn)行間接穩(wěn)態(tài)熱應(yīng)力分析
（2）利用workbench進(jìn)行間接瞬態(tài)熱應(yīng)力分析
3.Workbench操作過程
（1）流程圖關(guān)聯(lián)
圖1 間接熱力耦合流程圖
其實(shí)現(xiàn)方式為：點(diǎn)擊左側(cè)toobox—staticstructural并拖動(dòng)到A6項(xiàng)目一欄即可，當(dāng)然也可以通過另一種方法，點(diǎn)擊Custom Systems中的Thermal-Stress，需注意的是，間接耦合分析所得到的，基本上都是與穩(wěn)態(tài)有關(guān)的，而瞬態(tài)分析過程仍需要通過直接耦合得到。
（2）穩(wěn)態(tài)熱求解
穩(wěn)態(tài)熱求解和傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)熱求解，并無差別，此處不再做贅述！
（3）熱應(yīng)力求解
圖2 打開項(xiàng)目B6后所示
右鍵點(diǎn)擊圖2中的ImportedLoad后，出現(xiàn)如圖三所示的界面，選擇bodyTemperature作為加載項(xiàng)，之后選擇所需要加載的實(shí)體溫度結(jié)果并進(jìn)行求解即可！
圖3 可導(dǎo)入的載荷
圖4 熱應(yīng)力耦合分析流程圖
展開 “順序耦合熱應(yīng)力分析”操作過程
順序耦合熱應(yīng)力分析：
1.先進(jìn)行單純的熱分析，就是在劃分網(wǎng)格，設(shè)置分析步時(shí)都用"heat transfer"
做出來的結(jié)果是一個(gè)熱分析結(jié)果，保存在指定位置。
2.然后對(duì)同一個(gè)集合模型在建立一個(gè)分析，也就是前面熱分析的基礎(chǔ)上，稍微改動(dòng)一下，劃分網(wǎng)格時(shí)用3D Stress，設(shè)置分析步時(shí)用Static,Geneal，最重要的是要導(dǎo)入前面熱分析的結(jié)果，這個(gè)導(dǎo)入在LOAD模塊里，打開“Edit Predefined field” 對(duì)話框，在“Distribution”:后面選擇“From results or output database file”,然后點(diǎn)擊“File name” 后面的“select”去選中你熱分析所保存的結(jié)果文件，計(jì)算運(yùn)行時(shí)，應(yīng)力分析時(shí)，軟件自己就可以去讀取熱分析的結(jié)果。
順序熱耦合.part03.rar
順序熱耦合.part01.rar
順序熱耦合.part02.rar
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 基于ANSYS的U形波紋管熱應(yīng)力分析
本文基于非線性有限元理論,針對(duì)波紋管軸向剛度大,徑向剛度小,能承受較大的軸向位移和一定的內(nèi)、外壓力的特點(diǎn),采用ANSYS有限元軟件首次對(duì)整體波紋管進(jìn)行熱-應(yīng)力耦合分析,研究波紋管在交變載荷和溫度場的作用下剛度與位移、應(yīng)力應(yīng)變情況,并預(yù)測波紋管的疲勞壽命
基于ANSYS的U形波紋管熱應(yīng)力分析.pdf
管道的熱固耦合計(jì)算及管道熱應(yīng)力分析!
圖19 中間平面設(shè)置圖
圖20 速度云圖
圖21 壓力云圖
圖22 溫度云圖
六、穩(wěn)態(tài)熱分析
完成流體計(jì)算之后，單擊B4 進(jìn)入穩(wěn)態(tài)熱分析模塊，將流體區(qū)域抑制，并將固體區(qū)域生成網(wǎng)格，生成方法與之前類似。之后右鍵單擊Imported Load—Insert—Temperature 將流體計(jì)算的溫度場導(dǎo)入，在固體域溫度的接受面為固體的內(nèi)表面，之前已經(jīng)進(jìn)行定義，直接選用即可，Cfd surface 選用計(jì)算的流固界面溫度。右鍵單擊Imported Load，單擊右鍵菜單的ImportedLoad 導(dǎo)入溫度。
右鍵單擊Steady-State Thermal 插入邊界條件，設(shè)置外壁面的對(duì)流換熱系數(shù)為10W/m2·℃，環(huán)境溫度為20℃。設(shè)置三個(gè)入口的端面溫度與入口流體溫度一致。在solution 中插入溫度和總的熱流量。單擊solve 進(jìn)行求解。
圖23 流場溫度導(dǎo)入
圖24 穩(wěn)態(tài)熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果
七、變形及熱應(yīng)力分析
雙擊C5 進(jìn)入靜態(tài)結(jié)構(gòu)計(jì)算模塊右鍵單擊Imported Load 打開右鍵菜單后單擊ImportedLoad 導(dǎo)入固體域的溫度。右鍵單擊Static Structural—Insert—Fixed Support 給三個(gè)入口端面施加固定約束。
展開 熱應(yīng)力耦合分析材料
間接法熱應(yīng)力耦合分析練習(xí).rar
耦合場分析_熱應(yīng)力.rar
混凝土箱梁溫梯曲線的Abaqus實(shí)現(xiàn)以及熱耦合應(yīng)力
圖1混凝土箱梁尺寸圖（單位：cm）
圖2美國公路橋規(guī)和中國公路橋規(guī)溫梯曲線
圖3英國BS5400規(guī)范溫梯曲線
圖4中國鐵路橋規(guī)溫梯曲線
圖5 新西蘭橋梁規(guī)范溫梯曲線
【常數(shù)設(shè)置】在熱分析的步驟基礎(chǔ)上另存一個(gè)模型Model-2，右鍵點(diǎn)擊填寫模型關(guān)鍵字，為其中物理常數(shù)中的Stefan-Boltzmann常數(shù)和絕對(duì)零度設(shè)置相應(yīng)值。
圖6 模型關(guān)鍵常數(shù)設(shè)置
【熱力順序耦合分析】模型Model-2設(shè)置靜力通用分析步，在場變量輸出中增加NT節(jié)點(diǎn)溫度輸出，在Load模塊將上述溫度梯度的溫度場結(jié)果文件分別插進(jìn)預(yù)應(yīng)力場中。
圖7 預(yù)應(yīng)力場變量設(shè)置
圖8 ABAQUS熱-力耦合分析流程圖
【溫度應(yīng)力結(jié)果對(duì)比】將各溫度梯度產(chǎn)生的應(yīng)力云圖指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析如下圖所示。
圖9美國公路橋規(guī)和中國公路橋規(guī) 圖10英國BS5400規(guī)范
圖11中國鐵路橋規(guī) 圖12新西蘭橋梁規(guī)范
由上圖可以清楚地看到，相較于多段折線形的溫梯模式（美國公路橋規(guī)和中國公路橋規(guī)、英國BS5400規(guī)范），曲線型的溫梯曲線（中國鐵路橋規(guī)和新西蘭橋梁規(guī)范）應(yīng)力分布呈現(xiàn)出不同的特征，主要是頂板中部的最大應(yīng)力帶狀區(qū)域有所擴(kuò)大，相比之下，兩側(cè)啞鈴型的最大應(yīng)力區(qū)域面積有所減少。同時(shí)，最大應(yīng)力和峰值溫度呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)，新西蘭橋規(guī)下的峰值溫度為32℃，最大峰值應(yīng)力為6.37MPa；英國BS5400規(guī)范下的峰值溫度僅有13.5℃，峰值應(yīng)力僅為2.9MPa。
展開 ABAQUS之熱應(yīng)力 順序耦合分析-終章
由于順序耦合分兩個(gè)求解模型，先進(jìn)行熱分析，然后才能進(jìn)行應(yīng)力分析。今天就先跟大家分享第一步-熱分析。下面詳解每個(gè)步驟的設(shè)置。
目標(biāo)：材料定義，熱學(xué)接觸設(shè)置，散熱設(shè)置。
材料：定義了兩種材料，Bolt-steel及Vessel-steel，材料參數(shù)隨溫度而變化，具體數(shù)值可下載模型查看（SI單位）。建立solid 截面屬性，并分配給相應(yīng)part。
圖2 材料參數(shù)
分析步設(shè)置：本案例設(shè)置了兩個(gè)分析步，step-1為穩(wěn)態(tài)熱分析部， step-2為瞬態(tài)熱分析步，分析時(shí)長1800S，得到不同時(shí)刻結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力分布。
圖3 分析步設(shè)置
相互作用設(shè)置：定義接觸傳熱，接觸屬性里采用Tabular定義不同間隙時(shí)接觸面導(dǎo)熱系數(shù)，然后通過自動(dòng)搜尋建立4組接觸對(duì)（均采用同一接觸屬性），另對(duì)容器內(nèi)表面上下兩部分和外表面分別建立對(duì)流換熱，seal與Head建立Tie約束。如圖4所示。
圖4 相互作用設(shè)置
邊界條件：預(yù)定義場設(shè)置所有區(qū)域初始溫度為70。
展開 『下載』熱應(yīng)力耦合分析的視頻
關(guān)于熱應(yīng)力耦合的視頻，特別適合初學(xué)者?。?！
ansys經(jīng)典界面-熱應(yīng)力耦合分析（壓力容器）
“ansys經(jīng)典界面”相對(duì)于“ansys workbench”而言，界面操作的缺點(diǎn)和不便確實(shí)是顯而易見的，但是對(duì)于初學(xué)者而言，尤其是像剛剛?cè)腴T的研究生而言，確實(shí)是了解有限元分析流程的一把利器。
ANSYS兩厚壁筒熱應(yīng)力分析(間接耦合)
前言：
間接耦合分析與直接耦合分析的一個(gè)很大的區(qū)別是單元選擇問題。間接耦合分析時(shí)針對(duì)單一的物理場選取合適的單元即可，在另一個(gè)物理場情況下更改單元類型即可。而直接耦合分析選擇單元時(shí)需要保證該單元具有所需的所有自由度。ANSYS幫助文檔中可以查到很多專門用于直接耦合分析的耦合單元。
熱結(jié)構(gòu)間接耦合分析主要包括如下幾個(gè)步驟：
第一步：進(jìn)行溫度場分析的前處理并寫溫度場物理分析文件
第二步：進(jìn)行結(jié)構(gòu)場分析的前處理并寫結(jié)構(gòu)場物理分析文件
第三步：讀取溫度場物理分析文件進(jìn)行求解和后處理
第四步：讀取結(jié)構(gòu)場物理分析文件并讀取溫度場計(jì)算結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)場求解和后處理
問題描述：
如下圖二維界面圖所示。A1為鋼筒截面，內(nèi)徑0.1875，外徑0.4，高0.05，熱傳導(dǎo)系數(shù)2.2。A2為鋁筒截面，內(nèi)徑0.4，外徑0.6，高0.05。鋼筒內(nèi)壁溫度200，鋁筒外壁70，熱傳導(dǎo)系數(shù)10.8。參考溫度70。兩截面的下邊線Y方向?yàn)?位移約束，其余三邊施加位移耦合。求取兩筒的穩(wěn)態(tài)應(yīng)力分布情況。
熱分析結(jié)果：
筒截面溫度分布云圖
結(jié)構(gòu)分析結(jié)果：
擴(kuò)展后的等效應(yīng)力分布云圖
命令流文件：
FINISH
/FILNAME,Exercise ! 定義分析文件名
! 第一步：進(jìn)行溫度場分析的前處理并寫溫度場物理分析文件
/prep7 ! 進(jìn)入前處理器
et,1,plane77,,,1 ! 選擇PLANE77熱分析單元并設(shè)置為軸對(duì)稱分析
mp,kxx,1,2.2 ! 定義鋼筒熱傳導(dǎo)系數(shù)
mp,kxx,2,10.8 ! 定義鋁筒熱傳導(dǎo)系數(shù)
rectng,.1875,.4,0,.05 !
展開 
Ansys 案例研究 | 瞬態(tài)熱力耦合分析—PCB 組件上的熱應(yīng)力生成
9.對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分并運(yùn)行瞬態(tài)結(jié)構(gòu)仿真，輸出應(yīng)力結(jié)果云圖，該圖顯示了應(yīng)力隨時(shí)間的變化情況。
總結(jié)
本次分析成功執(zhí)行了 PCB 組件的瞬態(tài)熱-順序耦合仿真。通過將瞬態(tài)熱分析得到的溫度時(shí)程作為載荷，輸入至瞬態(tài)結(jié)構(gòu)分析中，直接觀察并獲得了關(guān)鍵元器件的熱應(yīng)力隨時(shí)間變化的響應(yīng)。
仿真結(jié)果直觀展示了在功率加載或環(huán)境變化的瞬態(tài)過程中，熱應(yīng)力如何隨溫度場同步演變，清晰地揭示了應(yīng)力集中區(qū)域的動(dòng)態(tài)形成過程與峰值時(shí)刻。這為評(píng)估元件在真實(shí)波動(dòng)工況下的瞬態(tài)力學(xué)負(fù)載與潛在風(fēng)險(xiǎn)提供了直接的依據(jù)。
本次分析有效完成了從動(dòng)態(tài)熱輸入到動(dòng)態(tài)應(yīng)力輸出的因果鏈路驗(yàn)證，為后續(xù)的簡易可靠性評(píng)估與設(shè)計(jì)改進(jìn)提供了核心的觀測數(shù)據(jù)。
展開 預(yù)測應(yīng)力和變形、優(yōu)化工藝參數(shù)，這款考慮掃描路徑的增材工藝仿真軟件都能幫你實(shí)現(xiàn)
AMProSim-DED的功能
增材工藝仿真分析系統(tǒng) AMProSim-DED 提供增材工藝、熱處理工藝仿真的相關(guān)分析功能：
1) 可模擬增材制造工藝、熱處理工藝過程，獲得其溫度、變形以及應(yīng)力的分布；
2) 掃描路徑模擬：可以將打印程序的控制指令信息轉(zhuǎn)換為仿真可以讀取的路徑數(shù)據(jù)表，數(shù)據(jù)表描述掃描路徑的坐標(biāo)位置、掃描速度、激光狀態(tài)以及停留時(shí)間等信息，以用于模擬材料的堆積過程；
3) 內(nèi)置 10 種材料，如 17-4PH、316L、304 、In627 、In718 、TC4 、TC11 、TA15 、AlSi10Mg、 AlSi7Mg 等，并支持自定義；
4) 瞬態(tài)熱分析：根據(jù)掃描路徑的材料堆積過程，模擬在熱源作用下材料的熔凝過程，來計(jì)算制件在增材制造過程中隨時(shí)間變化的熱傳遞行為；
5) 應(yīng)力分析：通過熱應(yīng)力耦合分析來進(jìn)行增材制造過程的變形以及應(yīng)力分析。
展開 【11月15-16日 上?！緼NSYS官方培訓(xùn)—PCB熱-應(yīng)力可靠性和多場耦合分析培訓(xùn)班
PCB熱-應(yīng)力可靠性和多場耦合分析培訓(xùn)班
培訓(xùn)背景
電路的集成規(guī)模越來越大，I/O數(shù)越來越多，PCB互連密度不斷加大，隨之帶來許多PCB及集成電路封裝可靠性問題。ANSYS專門針對(duì)PCB設(shè)計(jì)分析解決方案，可以快速從ECAD中直接導(dǎo)入PCB熱物參數(shù)，從而能在Mechanical中進(jìn)行準(zhǔn)確的PCB板熱力、疲勞、隨機(jī)振動(dòng)、跌落等可靠性問題的仿真。ANSYS針對(duì)集成電路封裝也提供強(qiáng)大解決方案，可以快速準(zhǔn)確進(jìn)行集成電路熱應(yīng)力問題、封裝翹曲、焊球疲勞問題、裂紋預(yù)測及擴(kuò)展等可靠性分析。
本次培訓(xùn)從解決PCB及集成電路封裝結(jié)構(gòu)可靠性基礎(chǔ)功能入手，逐步深入到ANSYS解決PCB及集成電路封裝結(jié)構(gòu)可靠性高級(jí)解決方案，并將演示國外專家解決集成電路封裝可靠性問題的多層次模型方案。
為了解決集成電路封裝結(jié)構(gòu)可靠性仿真需求，提升相關(guān)科技工作者的技術(shù)水平，普及ANSYS軟件高級(jí)功能。因此，ANSYS公司特開辦“PCB熱-應(yīng)力可靠性和多場耦合分析培訓(xùn)班”。
培訓(xùn)合格者發(fā)放ANSYS技術(shù)培訓(xùn)認(rèn)證證書。
展開 針對(duì)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(tái)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(tái)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
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