摩擦生熱分析的案例
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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摩擦生熱產生高溫，在汽車剎車系統當中的是一個關鍵的考慮標準，其主要原理是將摩擦盤的旋轉動能轉化為熱能，根據理論計算在短時間內，物體的溫升在忽略散熱的情況下，由CmT=1/2m^2所決定，即動能轉化為熱能，考慮材料的比熱容和質量既可以粗略的估算出物體的溫度
但實際情況是溫度不均勻分布，估算值和實際情況相差很多，那么仿真分析就是一個很好的計算方法，可以盡可能的考慮參數的變化過程和最后的溫度分布情況。在ANSYS中可以設置相關的參數進行仿真。可以參考文章或視頻查看。
之前的設置都需要重新設置材料的單元編號，由于ANSYS Workbench中默認單元是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鍵字，考慮熱傳導和摩擦熱效果。所有這些對于新手來說是不太方便的。那么有沒有一種簡單的方法來實現該功能呢？答案是肯定的。新方法就是使用最新版的ANSYS 2019R3。
展開 基于WORKBENCH的摩擦生熱的結構和熱耦合分析（原創，如轉載，請注明出處）
分析類型：摩擦生熱分析；制動盤熱分析。
分析平臺：AWB17
技術難點：結構和熱耦合分析
完成人：技術鄰ANSYS專家
業務咨詢網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
研究對象：制動盤（模型來自網友上傳）
注意點：熱接觸設置
另：由于參數可能設置不當，導致結果不合理，請無視！！！！
關鍵技術分析：
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，只能用一個耦合單元來計算摩擦生熱問題。
解決該問題的基本思路如下:
(1) 使用瞬態結構動力學分析系統
（2）在該系統中更改單元為solid226,它是一個耦合單元，可以完成多種耦合分析，這里使用其結構-熱分析功能。
（3）由于使用了瞬態動力學分析，結果中默認是沒有溫度可以直接從界面中得到的。需要自定義結果，提取溫度。
（4）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。
（5）瞬態結構動力學分析系統的工程數據中，無法得到熱分析的部分參數，所以需要先創建一個單獨的工程數據系統，然后把它與瞬態結構動力學分析的工程數據單元格相關聯。
可代做的業務范圍：
熱分析
熱結構耦合分析
展開 巧用單元提高Abaqus計算效率：帶扭曲的軸對稱單元-橡膠阻尼器內摩擦生熱分析 ￥49.99
Abaqus有非常豐富的單元庫，其中就有軸對稱單元，比如CAX4（I/R/H/T），當一個回轉結構具有某種載荷對稱性時，可以用它將三維模型縮減為軸對稱模型來分析，能減少大量的內存和分析時間，而同樣的模型規模，3D實體單元要更耗費計算資源。
那么，回轉結構受到側向彎曲或軸向扭轉的載荷時，有沒有類似的單元可以用呢？
橡膠阻尼器的內摩擦生熱分析-節點溫度云圖
比如，假設上圖中的阻尼器不再是長方體，而是回轉體，且發生軸向扭曲變形，那么能不能用軸對稱單元來建模呢？
答案是可以的，在Abaqus的軸對稱單元系里還有一種可考慮Twist的單元，即帶字母G標識的那種類型，能夠在分析時充分考慮回轉體的整體扭轉變形。
首先，我們可以在part模塊使用Axisymmetric建立環形塊狀阻尼器的回轉截面；然后在mesh模塊劃分好四邊形網格；最后，定義單元類型為CGAX4T，即帶扭曲的4節點軸對稱位移-溫度耦合單元。
這里的橡膠阻尼器材料本構采用的是超彈性模型，應變能描述形式為Neo Hooke，再結合時域黏彈性Prony參數與非彈性變形能耗散比，來計算阻尼器周期性扭轉過程中的材料內摩擦生熱。
阻尼器上、下兩個端面的節點分別使用位于回轉軸上的兩個參考點來耦合，固定下端面參考點，并在上端面參考點施加軸向的周期性扭角位移。
阻尼器的回轉結構與網格-單元
雖然建模時只考慮了回轉截面，但是帶扭曲的軸對稱單元可以將回轉體發生扭轉時的整體結構響應考慮在內，這是因為這種單元多了一個扭轉自由度5，拿本例中的位移-溫度耦合單元CGAX4T來說，該單元的節點具有1、2、5和11四個自由度。
展開 論文推薦 | 燃料泵柱塞油膜摩擦生熱CFD仿真分析
中國船舶集團有限公司 第705研究所, 陜西 西安, 710077
對水下燃氣渦輪機動力系統燃料泵柱塞油膜摩擦生熱問題, 結合流體力學動網格和滑移網格方法, 根據柱塞運動方程進行用戶自定義函數編程, 考慮油液的粘溫特性建立燃料泵柱塞油膜仿真計算模型, 并給出了柱塞油膜摩擦生熱建模分析方法。根據所提出分析方法對柱塞油膜摩擦生熱進行了仿真分析, 研究了出口壓力、壁面溫度及轉速等參數對油膜摩擦生熱引起溫度變化的影響規律。獲得如下結論: 入口壓力為0.5 MPa時, 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, 在轉速為2 250 r/min工況下溫度上升量可達4 K左右; 2) 在300~373 K范圍內, 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時油膜頂部溫度上升量僅為300 K時的9.2%; 3) 油膜溫度上升量與轉速近似呈線性關系。
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算油膜溫度分布, 重點分析了轉速、工作壓力及入口油溫等因素對油膜溫度的影響。
展開 
基于ANSYS WORKBENCH的摩擦生熱分析
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】
在一個定塊上，有一個滑塊。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。現在滑塊在定塊表面上滑行3.75mm，要求摩擦而產生的熱量，并計算滑塊和定塊內部的溫度分布和應力分布。
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：23.86e-6/k；摩擦系數：0.2；熱導率：150W/(M K)；比熱：900J/(kg K）
(注)該問題來自于許京荊的《ANSYS13.0 WORKBNCH數值模擬技術》,中國水利水電出版社，2012，P381.
【問題分析】
關鍵技術分析：
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，只能用一個耦合單元來計算摩擦生熱問題。
解決該問題的基本思路如下:
(1) 使用瞬態結構動力學分析系統
（2）在該系統中更改單元為PLANE223,它是一個耦合單元，可以完成多種耦合分析，這里使用其結構-熱分析功能。
（3）定義兩個載荷步，第一步將動塊移動到指定位置，第二步保持最終位置，以獲得平衡解。
（4）在求解設置中，關閉結構分析的慣性部分，而只做靜力學結構分析，但是對于熱分析仍舊做瞬態熱分析。
（5）由于使用了瞬態動力學分析，結果中默認是沒有溫度可以直接從界面中得到的。需要自定義結果，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 ABAQUS案例-摩擦生熱及熱力耦合分析 ￥4
密封圈與金屬物件的摩擦生熱是工程中經常遇到的問題，由于橡膠導熱性差，摩擦產熱會累積在密封圈內部而傳不出去，使得溫度升高，對密封圈的密封性能和使用壽命都產生嚴重影響。本實例（附件為inp文件）為利用熱傳學原理及超彈性理論，采用ABAQUS軟件進行的密封圈多物理場分析。
基于ANSYS WORKBENCH的結構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目，對于熟悉APDL語言的使用者而言，可以融合Workbench平臺和APDL的優勢完成數值分析。
本篇文章講解，如何在ANSYS WORBENCH環境通過插入命令流的方式來改變單元類型以完成結構熱耦合分析（以兩個2D矩形塊摩擦生熱為例來進行講解）
01
問題描述
在一個定塊上，有一個滑塊。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。現在滑塊在定塊表面上滑行3.75mm，欲求解因摩擦而產生的熱量，并計算滑塊和定塊內部的溫度分布和應力分布。
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
問題分析
關鍵技術分析：
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，只能用一個耦合單元來計算摩擦生熱問題。
解決該問題的基本思路如下:
（1）使用瞬態結構動力學分析系統
（2）在該系統中更改單元為PLANE223，它是一個耦合單元，可以完成多種耦合分析，這里使用其結構-熱分析功能。
（3）定義兩個載荷步，第一步將動塊移動到指定位置，第二步保持最終位置，以獲得平衡解。
（4）在求解設置中，關閉結構分析的慣性部分，而只做靜力學結構分析，但是對于熱分析仍舊做瞬態熱分析。
（5）由于使用了瞬態動力學分析，結果中默認是沒有溫度可以直接從界面中得到的。需要自定義結果，提取溫度。
展開 workbench轉動摩擦生熱分析（借鑒技術鄰ansys專家帖）
分析類型：熱結構直接耦合分析
分析平臺：ansys workbench 17.0
分析人：技術鄰 一無所有就是打拼的理由
技術難點：接觸設置及轉動邊界條件設置
研究模型：思想來源于許京荊的《ANSYS13.0 WORKBNCH數值模擬技術》滑動摩擦生熱的熱-結構耦合分析，模型及尺寸自選。
注：網格為自動劃分較為粗糙，但不影響結果的正確性。
可代做業務：結構分析，熱分析，熱結構耦合分析等。
轉動視頻請查看如下附件：
轉動摩擦生熱.avi
展開 adina摩擦生熱熱機耦合研究
在實際工程運用中經常會涉及到摩擦生熱的問題，adina的例題手冊中有關于摩擦生熱的例子。即汽車剎車盤，這個例子因為省略了很多內容，導致初學者很難按照相應的步驟做出了，這樣不能理解用ADINA進行摩擦生熱熱機耦合仿真的具體步驟。
所以，在參考例題手冊的基礎上，把操作的步驟，按照簡單的圖片格式，一步一步的整理出來都大家分享和討論。同時，結合論壇中的例子，給出了滑動摩擦塊生熱和水輪機密封裝置的命令流，都是簡化的模型，目的是讓大家用adna解決摩擦生熱的熱機耦合的步驟和方法。
摩擦生熱熱機耦合例子.rar
展開 摩擦生熱的模擬
最近有網友問摩擦生熱的模擬，并上傳了KEY文件，下了后簡單地看了一下，做了些修改，加上我自己的理解。實現了這個模擬。
下圖是后處理動畫。需要注意的就是正確理解相關的一些基本概念。
比如庫侖摩擦第一定律（滑動摩擦定律）：摩擦力跟作用在摩擦面上的正壓力成正比，跟外表的接觸面積無關，即：f＝μ·N。
大家看過后處理動畫后，我提個問題，誰能告訴我為什么只有下半部分溫度升高，我給他加分。
(文件大，我做了1000步模擬，全傳傳不上來，只取了一部分。)
一個摩擦生熱的模型
最近，做了一個ansys中一個摩擦生熱的例子，試著用abaqus做了下，順便傳上來，供大家學習（也感謝論壇給我們的學習帶來的方便），模型尺寸用的是8*8、30*8，模型建立很簡單，發現一個問題就是所用的平面應變、溫度耦合單元，盡管在前面選取截面屬性的厚度時候沒有定義，可以通過摩擦力可以計算出其寬度，計算出來其寬度為100mm（是不是沒有設置截面屬性的厚度是不是默認的就是為100mm）
QQ截圖未命名.png
EXAM_2_ALLWK.png
EXAM_2_NT1.gif
exam_2.rar
摩擦生熱案例賞析
摩擦制熱分析，分析平臺：ANSYS/workbench;
在LS-Dyna中模擬摩擦生熱
在LS-Dyna中模擬摩擦生熱
問題描述：
一短一長的兩個塊狀物體發生相對滑動，兩物體初始溫度為293K，在小的方塊頂部施加100Mpa的壓力，小方塊在長方體上以10mm/s的速度進行滑動，滑動過程中的動摩擦系數為0.5，考慮兩者之間的接觸熱，兩物體材料屬性為：
密度：7800kg/m^3
彈性模量：200GPa
泊松比：0.3
比熱：0.5 KJ/(Kg·K)
熱導率：40 W/(m·K)
材料屬性定義：
由于幾何模型較為簡單，讀者可以自行在LS-prepost中創建，也可以使用第三方軟件進行建立。在導入有限元模型之后，開始定義材料屬性。
定義材料的熱屬性時，需要添加MAT_THERMAL_ISOTROPIC(T01)對兩個物體的熱屬性進行設置。主要設置HC(比熱容)和TC(導熱系數)。
小方塊用彈性材料MAT_ELASTIC (001)表示，并考慮變形：
長方體用剛體材料MAT_RIGID(020)，這里剛體材料可以提高計算速度，也可對物體進行約束。CMO=1，CON1約束3個平移方向，CON2約束3個旋轉方向。
小方塊的邊界條件：
對小方塊進行約束前，需要選擇小方塊所有的節點，并建立節點集合, Model > CreEnt > Set Data >*Set NODE > Cre > ByElem & Prop > 點選小方塊 > Apply；還需要選中小方塊的頂面，建立段面集合，Model > CreEnt > Set Data >*Set SEGM > Cre > ByElem & Prop > 點選小方塊頂面 >Apply。
展開 考慮摩擦生熱時的磨損有限元仿真 ￥100
本例為上一例的延續，在進行磨損仿真時，考慮摩擦產熱及摩擦系數、磨損系數隨溫度的變化，需進行熱/結構仿真，可拓展應用于剎車制動等領域。
本例所設置摩擦系數隨溫度變化曲線如下
磨損系數隨溫度變化曲線如下
磨損深度變化動畫如下
滑塊溫度變化動畫如下，可見在接觸位置由于摩擦不斷產生熱量，由接觸位置逐漸向其他位置擴散。
基于Workbench的汽車剎車制動盤摩擦生熱問題的仿真
不考慮結果的慣性效果
提取結果
1）變形
由于為旋轉運動，因此最大位移為正弦變化，如圖所示
2）應力
選擇中，摩擦盤受到壓力作用，應力增大，提取結果
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秒結束時的溫度如圖
該實例對汽車摩擦片的摩擦效果進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，如果考慮初始旋轉速度和摩擦系數等其他參數合適的加載，可以較好的得到摩擦片的停止轉動時間，為汽車摩擦片的設置提供很好的指導意義。
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