熱力耦合的案例
abaqus電池包熱力耦合分析（附CAE模型及分析流程） ￥88
電池包熱力耦合分析
本例展示基于熱-結構耦合的熱力耦合分析。
1 問題設定 一塊電池組，尺寸為 70mm x 175mm x 400mm。對模型進行適當簡化，保留主體電芯和 PC 部分，約束電池組底部 Z 方向，電芯部分給定生熱源，電池組外表面給定自然對流散熱 邊界條件，模擬電池組溫度變化和應力變化。 由于需要進行實時熱力耦合分析，因此電池，PC 材料等采用實體建模，設定相關的 coupling 耦合單元和 tie 約束，建立電芯和 PC 材料之間的接觸關系（包括熱接觸）。
2 分析過程 一般來說，針對熱力學問題，通常有順序耦合和完全耦合兩種方法。順序耦合是先進行 熱傳導分析，得到溫度分布結果，然后把溫度分布結果映射到結構分析模型上。 完全耦合 則是直接在 abaqus 中直接給建立的 coupled temp-displacement 分析步，完全實時同步計算 溫度變化和應力變化，并可考慮溫度和結構變形之間的互相影響。
2.1 有限元計算
2.1.1 幾何處理 在 CAD 軟件中進行簡單處理后，導入 Abaqus 中，需要對零件進行幾何清理和修復，刪 除不必要的細節特征。
2.1.2 賦予材料屬性 根據不同材料電池，PC 等賦予相應的材料參數，注意因為這里需要進行完全熱力耦合分析， 因此材料參數必須同時具有力學參數和熱學參數，包括：密度，彈性模量，泊松比，塑性曲 線，熱膨脹系數，熱導率，比熱等， 如下圖所示：
2.1.3 模型裝配 在 Abaqus 中裝配的模型，通在 CAD 軟件中裝配位置關系完全一致。如果在 CAD 軟件中 已經裝配即可。
展開 ABAQUS順序熱力耦合分析實例
10、把step有熱傳導分析步改為熱力耦合分析步。
11、 BC，熱力耦合需要重新考慮剛體位移的影響，選擇上下邊界的邊界，同時保持前一設置的溫度邊界不變。
12、單元類型同樣要更改為熱力耦合專用的單元（Coupled Temperature-Displacement），查看單元類型為CAX4T
13、 提交計算并查看結果。下圖為Mises應力圖，可以看到，由于左邊溫度高，因此產生的熱應力也相對較大。
ABAQUS順序熱力耦合分析實例.pdf
熱力耦合分析—記住這些要點，可少走一些彎路！
熱力耦合分析—記住這些要點，可少走一些彎路！
熱力耦合—顧名思義，就是熱溫度場和結構靜力的耦合分析。除靜力分析和疲勞分析以外，熱力耦合分析也是壓力容器分析設計中經常會遇到的一種分析形式，比如固定管板換熱器管板的計算，如果管殼程溫差相差較大的時候，就不能忽視溫差作用導致管殼程熱膨脹量不同造成的溫差應力對管板、換熱管、管板與管箱或殼程筒體處變形協調的影響，且往往需要考慮6種計算工況：殼程壓力單獨作用；管程壓力單獨作用；管殼程壓力同時作用；殼程壓力單獨作用及熱膨脹差的影響；管程壓力單獨作用及熱膨脹差的影響；管殼程壓力同時作用及熱膨脹差的影響。對于常規的換熱器，那么SW6就可完全搞定，但有時候不免遇到超出151標準適用范圍的非常規換熱器，這時候就只能通過ANSYS進行分析計算了。故以一臺非常規換熱器的分析設計為案例，簡介一下熱力耦合分析在Ansys workbench中求解注意要點。
【要點1】：既然是做熱力耦合分析，那么首先要對熱力學的三大傳熱方式（熱傳導、熱對流、熱輻射）進行一定的了解，其實也不需要對傳熱學有多深的了解，但是對這三大傳熱方式的基本定義和傳熱方程的了解則是必要的：一是起碼做分析的人得知道導熱系數、對流傳熱系數是如何得來的；二是有助于對溫度場計算結果的準確性判定，只有保證溫度場計算的準確性，才能進一步進行熱力耦合分析和保證后續計算的準確性。這個就需要靜下心來好好看看書本了。
展開 abaqus熱力耦合---順序（間接）耦合和完全（直接）完全耦合的結果對比 ￥200
<p> 前言</p><p>使用abaqus分析熱力學計算的例子很多，但是并沒有見有人發過順序耦合和直接完全耦合的對比，而且網上關于熱力耦合分析的教程又很少，而相關書籍上一般都用預定義場分析均勻溫度場，但是對于梯度載荷需要用到順序耦合或完全耦合。
展開 
ABAQUS熱力耦合分析(火災試驗模擬)
</p><p><br></p><p> <strong>柱子熱力耦合課程</strong>可以點擊鏈接觀看</p><p><a href="http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14664" rel="noopener noreferrer" target="_blank">http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14664</a></p><p><br></p><p><br></p>
展開 基于dynaform和lsdyna進行熱力-相變耦合分析（二）
其中熱力耦合采用的是mat106號材料，分析中板料和模具均采用殼單元，只能看個大概趨勢，溫度場模擬的不準，且沒有考慮相變；
熱力-相變耦合模擬采用的是熱成形鋼，第一次做的時候采用的也是殼單元，模擬同樣出現問題；遂采用實體單元，進行熱壓模擬。考慮了模具的傳熱作用，溫度場和組織場計算結果更準確了。
總結：在進行熱力耦合或者熱力-相變耦合計算時，最好采用實體單元。用殼單元計算，只能做個初步的預測，比如一些參數的設置。由于沒有，考慮模具的導熱，存在一定偏差；在采用實體單元時，需要注意接觸導熱參數的設定以及板坯初始溫度的設定，最好采用K單位制。要注意時間步長的控制，時間步長如果太小，計算時間會很長，難以接受。建議計算力時間步長在xxE-05級，熱時間步長在xxE-03級。根據模型的復雜程度，可適當增加xx的大小。反復參考lsdyna關鍵字手冊，對常用的材料模型、時間步控制、接觸控制等關鍵字，做到了如指掌。
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展開 基于Abaqus的混凝土箱梁熱力耦合分析
<p>關鍵詞： Abaqus；混凝土箱梁；熱傳導；輻射散熱；熱力耦合</p><p class="ql-align-justify">在橋梁工程領域，混凝土箱梁因其結構穩定性和承載能力而廣泛應用于現代橋梁設計中。隨著全球氣候變化和極端天氣事件的頻發，混凝土箱梁在服役過程中面臨的熱力耦合效應日益受到重視。熱力耦合分析是指在結構分析中同時考慮溫度場和力學場的相互作用，這對于確保橋梁在不同環境條件下的長期性能和安全性至關重要。</p><p class="ql-align-justify">暴露在自然環境下的混凝土箱梁受到太陽輻射，對流換熱和輻射換熱的作用，在Abaqus中可以通過熱傳導、輻射和散射的設置實現此過程。本文致力于將傳熱分析后的應力/溫度結果與加上輻射散熱后的應力/溫度結果進行對比，探討熱力耦合分析進行輻射散熱的必要性。</p><div contenteditable="false" width="100%" class="ql-align-justify"><img src="https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-axegupay5k/e6a9f4b8570446fb9114cf7e2477c7c0~tplv-tt-origin-web:gif.jpeg?
展開 金屬成型中軋制過程模擬 ---完全熱力耦合實例
Abaqus作為最強大的非線性軟件之一，在熱力耦合分析方面有其獨特的方法。本文主要介紹在abaqus中進行熱軋過程的模擬。
軋制主要有冷軋和熱軋，冷軋的過程與溫度無關。熱軋不但與溫度有關，并且溫度和力的作用相互影響，形成一個完全熱力耦合問題。
Abaqus中對于熱軋進行完全熱力耦合分析主要有以下幾個步驟:
1、建模
對于軋輥，若不考慮其變形情況，可以將其按照解析剛體的方式創建，在考慮其變形的情況，可按照實際情況施加防變形的輪，軋板采用可變形體模擬。
2、材料
材料包括力學部分和熱學部分，主要有導熱系數、比熱容、非彈性熱轉變分數、彈性、塑性、、密度、熱膨脹系數。此處應注意單位制以及塑性中應變應該是塑性應變而不是整體應變。所有參數根據實際是否與溫度有關。本文中設置所有參數均與溫度相關。然后為軋板建立截面，分配截面屬性。
3、裝配
軋輥下邊緣水平切線應低于軋板上平面，以保證機械接觸的發生，也可以在相互作用模塊給定調整值。
4、分析類型
在初始步后選擇溫度-位移動態顯式分析類型，并設置分析時間。同時可以考慮設置質量縮放。指定輸出變量中增加溫度的輸出。
5、相互作用
相互作用主要有兩部分：第一是軋輥外表面與壓板之間的機械接觸，壓板應該選擇上上表面以及運動方向的前端。第二是軋板的對流參數設置，二者采用同一個接觸屬性，接觸屬性應包括切向行為，給定摩擦系數0.1。熱傳導與間隙的關系，如下表。并給定接觸面由于摩擦產生的熱的百分比以及該熱量分配至從面的百分比，本文采用默認值。
此外需要將軋輥進行耦合至質心處，在質心位置對其進行加載。
6、載荷和約束
該模塊主要有兩部分需要定義:
第一，軋輥參考點約束除軸向外的所有自由度，約束軋板下表面Y向自由度，給定軋輥200℃溫度。
第二，給軋板初始溫度800和初始速度500℃。
展開 剎車盤鼓熱力耦合分析--ADINA
ADINA-TMC 主要用于全耦合熱-力問題。對于這類問題，熱分析結果影響結構，特別是材料力學性能參數和熱應變，反之，結構計算結果如變形也影響傳熱計算，主要體現在接觸邊界改變、塑性變形生成熱和邊界摩擦生成熱。特別適于分析剎車盤鼓，車輪地面作用模擬，車輪、鐵軌之間的熱力耦合模擬，金屬材料成形模擬等。
熱-力問題能夠考慮下列影響因素：
· 材料塑性變形引起的內部熱生成 · 接觸物體之間的熱交換
· 接觸面之間摩擦引起的表面熱生成。
下面的動畫說明了某一熱-力問題耦合分析示例，該問題中涉及到接觸物體之間的熱交換和接觸面之間摩擦引起的表面熱生成。其中云圖為溫度分布。
剎車盤鼓熱力耦合分析
展開 攪拌摩擦焊接的熱力耦合分析模型
通過分析攪拌摩擦焊接熱力耦合計算方面的相關資料，結合實際開展的攪拌摩擦焊接試驗以及試驗過程中對部分物理量的測量和分析，建立更加完善的攪拌摩擦焊接數值模擬模型。對生熱過程、材料模型、夾具約束以及攪拌頭機械載荷作用都進行細致分析和探討，在新模型中采用被焊材料的剪切極限作為生熱驅動力，考慮被焊材料的力學性能隨溫度和溫度歷史發生變化，建立夾具和試板之間的接觸關系，并在力學分析模型中將攪拌頭機械載荷簡化考慮。利用新建立的數值分析模型對鋁合金薄板攪拌摩擦焊接過程進行模擬，得到和試驗結果吻合較好的溫度場、殘余應力和變形結果。
攪拌摩擦焊接的熱力耦合分析模型.pdf
熱力耦合分析技術及傳熱邊界條件
這樣可以在某一瞬間分別計算材料的變形和溫度，然后借助本構關系，將變形和傳熱的相互影響同時考慮，則可實現塑性成形過程的熱力耦合分析。目前常用的熱力耦合常用方法有兩種：一是N.Reblo和S.Kobayashi所提出的增量區間的耦合迭代法，另一種是準靜態迭代法，即在實施耦合分析時，將速度場的計算和溫度場的計算視為兩個獨立的子系統進行求解。其中變形對溫度的影響是將內熱產生的熱流矢量加入求解方程中，而溫度對變形的影響是通過溫度對流動應力的影響加以考慮。耦合迭代法的特點是耦合度高，求解精度也高，但是其求解過程復雜，并且編程也較為麻煩。與耦合迭代法相比，準靜態迭代法求解溫度場時可以避開計算溫度對時間的導數，簡化了計算過程。并且由于溫度計算沒有采用與速度同時迭代求解，變形過程的耦合計算程序編制也較為簡單。再者計算精度也和耦合迭代法相同。ABAQUS采用的就是準靜態迭代法。
展開 
abaqus 2020 熱力耦合內聚力單元初探
最近嘗試了一下abaqus 2020 熱力耦合內聚力單元，給的是零厚度。但是，好像和我自己編的子程序存在差異，用零厚度熱力耦合內聚力單元（coh2d4T）結果也不是很合理，不知道是什么原因。沒有看到相應幫助文檔。好像不對稱，邊界是對稱的，挺奇怪的。模型中間是零厚度的內聚力。
我的子程序結果
具體的內聚力傳熱可以看看我們的文章：
Analysis of delamination and heat conductivity of epoxy
impregnated pancake coils using a cohesive zone model
利用DYNAFOR和LS-DYNA進行熱力耦合模擬分析 1
板料熱成形近幾年成為行業內的熱點研究問題，熱力耦合問題自然也備受關注。看了論文里的很多帖子，都沒有仔細說明這個過程。現在就個人的一點經驗，提出來供大家參考：
1、對于熱沖壓模擬，我先在dynaform上建立冷沖壓模型，檢驗各參數定義，特別是模具運動形成和接觸定義是否正確。如果正確，進行第2步；
2、勾選dynaform中的熱力耦合選項 Coupled thermal structural analysis，定義熱材料、熱接觸等條件。
3、生成dyn、blk、mod文件。
4、打開dyn文件，進行相關參數修改，如熱導率、比熱等參數；最主要的是修改材料，換成熱材料。比方說，在定義冷成形的時候，材料MID為DC06，沒有考慮溫度對材料性能的影響，那么這個時候，就要將此MID換成新的材料，比方說MAT_106，熱粘塑性材料。關于TMID，定義比熱熔等參數的曲線或常數。
5、定義熱接觸*CONTACT_FORMING_ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE_THERMAL_ID、熱邊界*INITIAL_TEMPERATURE_SET、*BOUNDARY_RADIATION_SET等等，保存。
6、進入LS-DYNA進行調試，根據報錯，進行修改。
下面是我根據Numisheet 2008 BM03做的結果
展開 ABAQUS案例-材料切削分析及切削過程中的熱力耦合分析 ￥3
由于材料在切削過程中不僅會受到切削作用力，還會因切削過程中產生的熱量而受到熱作用力，因而涉及到熱力耦合分析。本案例介紹了如何在ABAQUS中實現切削金屬材料所帶來的熱量或溫度變化，以及實現在切削作用下的熱力耦合分析。
ABAQUS熱力耦合分析
2.熱-應力分析類型
ABAQUS提供三種熱-應力分析類型：順序耦合的熱-應力分析、完全耦合的熱-應力分析、絕熱分析。
（1） 順序耦合的熱-應力分析
這是最常用的熱-應力分析方法。這種應力分析依賴于溫度場，但溫度場卻不依賴于應力場（應力受溫度影響，但溫度不受應力影響）。如果已知溫度，則可以直接進行指定（不需要先進行傳熱分析），或者執行兩個分析任務：首先進行傳熱分析，然后將得到的溫度讀入應力分析中。溫度解通常為位置和時間的函數，將其以預定義場的形式讀入應力分析中。
Abaqus/Standard在單元的材料點上，依據下式計算熱應變：
其中
α（θ）為熱膨脹系數，
θ 為當前溫度，
θI為初始溫度，
θ0為線膨脹系數的參考溫度。
假定線膨脹系數的參考溫度上的熱膨脹為零。如果膨脹系數不是溫度的函數，則無需考慮 θ0。
（2） 完全耦合的熱-應力分析
應力場與溫度場相互影響，完全耦合。此時只需要一個分析任務，因為溫度與應力相互依賴，因此兩者同時進行求解。
熱力耦合具有強烈的非對稱性。在Abaqus/Standard中，非對稱的耦合方程系統的求解代價非常高；而對稱的熱方程系統和對稱的力學方程系統的求解非常廉價；絕熱分析中只有力學方程系統需要求解，求解更高效。
在順序耦合分析中，單獨的分析類型可以充分利用自動時間增量步算法，以提高計算效率。 然而，在完全耦合的分析中，由于熱力相互作用使得上述方法的優勢大打折扣！
因此，完全的耦合分析只在必要時使用。相對而言，順序耦合分析或絕熱分析的計算效率更高。
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