ABAQUS熱應力分析的案例
Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例
1、一個金屬懸臂梁，一端固支，初始溫度20℃，溫度突變到120℃時由于膨脹及邊界約束而產生熱應力，進而引起振動，這種振動就是熱誘導振動。
2、熱誘導振動分析的成功應用不多見，在哈勃太空望遠鏡曾因熱誘導振動問題而發生故障。現在對航天器的分析中，熱誘導振動屬于難點和重點。國內曾有人對衛星天線做過準靜態熱誘導振動分析，也有人對空間站太陽能電池陣的桅桿做過基于模態的熱誘導振動分析（可能類似Abaqus中的線性攝動分析）。
3、熱應力分析與熱誘導振動分析進行耦合分析，還有難度，問題是多方面的。下面僅就準靜態非耦合的熱誘導振動分析為例，介紹由熱應力引起的振動。
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、分析結果
6、詳細步驟
見附件。
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Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例-kxh.part1.rar
Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例-kxh.part2.rar
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1、一個金屬懸臂梁，一端固支，初始溫度20℃，溫度突變到120℃時由于膨脹及邊界約束而產生熱應力，進而引起振動，這種振動就是熱誘導振動。
2、熱誘導振動分析的成功應用不多見，在哈勃太空望遠鏡曾因熱誘導振動問題而發生故障。現在對航天器的分析中，熱誘導振動屬于難點和重點。國內曾有人對衛星天線做過準靜態熱誘導振動分析，也有人對空間站太陽能電池陣的桅桿做過基于模態的熱誘導振動分析（可能類似Abaqus中的線性攝動分析）。
3、熱應力分析與熱誘導振動分析進行耦合分析，還有難度，問題是多方面的。下面僅就準靜態非耦合的熱誘導振動分析為例，介紹由熱應力引起的振動。
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)
詳細步驟
見附件。
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展開 ANSYS與ABAQUS比較之實例8---帶孔平板的熱應力分析1
本博文是關于ANSYS與ABAQUS比較之系列博文，本例子使用ABAQUS做熱應力分析，后面會使用ANSYS對同一個問題做熱應力分析。
【問題描述】
一個帶孔平板結構如下圖
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，現在要求當溫度升高到150度時，板中的應力分布。
已知：材料的彈性模量是2e9pa, 泊松比是0.3,熱膨脹系數是1.35e-5/度。
【問題分析】
1.
分析類型。這是一個平面應力問題，應力的產生是因為溫度的變化導致產生了熱應變，而該熱應變又被約束限制導致熱應力的產生。
2.
非線性考慮。只有一個物體，不存在接觸非線性；沒有材料非線性；沒有幾何非線性。總之，這就是一個最簡單的線彈性分析。
3. 幾何建模。由于該結構左右對稱，只取一半研究。
4.
邊界條件。除了常規的位移邊界條件以外，對該板施加預定義溫度場25度，而在第一個分析步修改該溫度場的溫度為150度。
【求解過程】
1. 創建部件
只取一半建模，它是一個二維的可變形部件。
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。
3. 定義截面屬性
創建均質的實體截面，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，導入到裝配即可。
5.設置分析步
兩個分析步。
新創建的分析步是最一般的靜力學通用分析步。
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熱應力分析和膨脹節應用
因此進行應力分析，其中來自于先前的熱傳導過程的溫度將被映射到網格上，以便用于估算由于熱負荷所引起的應力和位移。這種分析可以為膨脹節的設計提供參考。
流體管道的幾何模型如圖1所示。
圖1 流體管道幾何模型
熱傳導分析
對于穩態傳導熱分析，兩個溫度邊界條件適用于適當自由度下的所有節點。如圖2所示。
圖2 熱傳導邊界條件
圖3顯示了在熱傳導步結束時所達到的管道溫度（10攝氏度）。
圖3 傳熱結束階段溫度狀況
靜力通用分析
對于靜力通用分析，將從熱傳導分析中提取的節點溫度場作為預定義場的輸入給出。為了做到這一點，用戶必須給予熱傳導分析odb文件的路徑，如圖4所示。
圖4 溫度預定義字場
本例同時顯示膨脹節的優勢，在靜態分析中將包含一個簡化的膨脹節模型。連接處的細節和一些術語將在圖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完成。該膨脹節將在其自由側（Z-位移= 0）與剛性連接體相連（例如混凝土墻）。
圖5 膨脹節及組件細節
靜力通用分析的應力結果和組件的軸向位移分別在圖6和圖7、8中給出。
圖6 組件上的應力
圖7 組件的軸向位移
圖8 組件的軸對稱視圖切割
結論
本文展示了Abaqus的耦合熱應力分析功能。重點是演示Abaqus包含的預定義場選項。當熱傳導分析和靜力通用分析按順序運行時，預定義場可用于將相關結果映射為第二個分析的輸入。
這種技術可以擴展到其他領域（例如結合某些元素的質量擴散來冷卻金屬部件）。在不同類型的負荷與熱負荷一起作用的情況下，使用方法1進行分析可能更實際。
另外，通過改變相關的求解器設置，用戶可以進一步指定耦合規則（松散，精密等）。
展開 針對某袋除塵器整體進行ABAQUS有限元分析，考慮九項載荷工況，分析設備靜應力、熱應力、變形及熱膨脹數值 ￥15
某袋除塵殼體結構選型如下：
箱體板厚5mm
箱體角柱：角鋼L90*56*8
箱體加強筋：角鋼L90*56*6
花板厚6mm
花板下加強筋：橫向為扁鋼80*6，縱向為扁鋼100*6
箱體中間支撐管：鋼管Φ60*5
圖1 袋除塵殼體結構示意圖
2、 建立模型
按照殼體結構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系）：FX=4700N，FY=3500N，FZ=-4700N，MX=3690N.m，MY=4800N.m，MZ=5540N.m。
（9） 頂部牛腿處檢修荷載：單個牛腿處載荷為1t，頂板為260×260，轉化為面壓添加，面壓為1×10×1000/260/260=0.148N/mm2。
下圖4所示為載荷添加圖示：
（a）負壓11000Pa （b）正壓8000Pa （c）花板處載荷
展開 ABAQUS熱應力分析 附ABAQUS中初始地應力的施加下載
熱應力分析過程
ABAQUS 提供三種熱應力分析程序：
1. 順序耦合熱應力分析，最常用的方法
? 當應力是由熱量場存在造成的，并且熱求解過程與應力狀態無關，也就是說應力依賴于熱產生，而熱并不依賴位移。
? 需要跑兩個分析: 先分析熱傳導，再將溫度結果導熱應力分析
? 熱分析的結果，如溫度(位置，時間的函數)被讀入應力分析，作為一個預定義場。
2. 完全耦合熱應力分析，最常用的方法
? 應力依賴于溫度場并且溫度也依賴于應力場。
? 只需要跑一個析。
3.
展開 Abaqus熱傳導與熱應力分析基礎知識介紹
熱傳遞的分析目標是研究熱量的傳遞過程。熱傳遞分析以熱變量或與熱相關的變量的形式來計算熱響應，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，即純熱傳遞分析；第二種耦合的響應（熱-應力分析），分為順序耦合和完全耦合。純熱傳遞分析在Abaqus/Standard中完成，耦合響應在Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit中完成。
熱傳遞包括三種模式：
傳導，也被稱為“實體熱傳遞”，發生在物體內的分子水平上，金屬是典型的熱的良導體，氣體則不是。
對流，是通過熱物質（氣體或者流體）的流動進行熱量傳遞，包括自然對流和強制對流，如水泵、風機或其他壓差作用引起的對流。
輻射，即電磁輻射，發生不需要介質，真空中亦可。
熱傳遞可以上述一種或幾種模式的組合來進行。在熱傳遞分析中用到的基本量有以下這些，如圖所示。
abaqus-復合材料仿真分析基礎篇.pdf
展開 ABAQUS熱-應力分析的單元選擇
在做熱-應力分析時，由于單元的選擇不合適，或網格布置不合適，常會產生不真實的結果。因此，需要結合實際謹慎選擇。同時，對熱-應力分析的模型網格劃分，還有如下建議：
（1）溫度梯度很大的區域應適當加密網格，以精確捕捉產生的熱應變梯度。
（2）為了避免結構的過約束,在單元選擇和邊界條件施加時應特別小心。
上述內容不僅適合于順序熱-應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。
文章轉自有限元在線博客，分享給大家學習交流
展開 基于ABAQUS剎車盤制動熱應力分析
本案例目的在于如何在ABAQUS中實現剎車盤制動熱應力簡單仿真分析，類似的案例在技術鄰中有不少，寫這個帖子的目的在于討論整個仿真過程中遇到的問題以及如何去解決。本案例的幾個難點：材料參數的設置，約束和加載，接觸的定義。在這里重點討論接觸的定義，以及在接觸設置中存在的問題。
本案例的討論將持續完善！對本案例感興趣的朋友，麻煩點個贊，并在下方留下你的郵箱，集滿40個贊，模型將統一發到各位的郵箱，謝謝！
ABAQUS中B31焊點創建：紅色圓圈處是為了創建的焊點（首先沿著B31單元的方向，在最近的殼單元上獲得一個投影點（projectpoint);然后在投影點與B31單元的節點之間通過一個剛性梁單元(rigidbeam)連接，從而將投影點的位移、力和力矩傳遞到B31單元的節點。）
幾種焊點分析對比：
展開 ABAQUS之熱應力 順序耦合分析-終章
圖5 邊界條件
進入網格劃分模塊，注意選用DC3D20單元，建立job，提交分析。求解后，圖6是模型擴展后的溫度分布云圖！
圖6 溫度及應力分布云圖
文章來源：ABAQUS仿真世界
基于abaqus充電寶熱應力分析案例 ￥25
本案例主要是基于abaqus對充電寶進行簡單的熱應力分析，涉及到的主要知識點：性材料的建立、殼體與電芯的綁定約束創建、接觸創建、溫度載荷的創建、材料熱膨脹系數創建、分析步的創建等。后處理在hyperview中進行處理。
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攝氏度時的應力場。
分析結果：
分析結果動畫
120攝氏度應力場-1
120攝氏度應力場-2
本案例目的在于學習如何在abaqus中做簡單的熱應力分析，具體操作及模型文件見收費內容部分，凡購買本案例的朋友仿真操作實現中有什么問題可私信。大家也可以結合我前期發的熱分析案例《基于optistruct熱應力分析案例-01》進行對比學習。
展開 ansys18.2焊接過程分析瞬態熱分析熱應力分析 ￥8.88
ansys18.2焊接過程分析
移動熱源通過插件實現
管道的熱固耦合計算及管道熱應力分析!
圖19 中間平面設置圖
圖20 速度云圖
圖21 壓力云圖
圖22 溫度云圖
六、穩態熱分析
完成流體計算之后，單擊B4 進入穩態熱分析模塊，將流體區域抑制，并將固體區域生成網格，生成方法與之前類似。之后右鍵單擊Imported Load—Insert—Temperature 將流體計算的溫度場導入，在固體域溫度的接受面為固體的內表面，之前已經進行定義，直接選用即可，Cfd surface 選用計算的流固界面溫度。右鍵單擊Imported Load，單擊右鍵菜單的ImportedLoad 導入溫度。
右鍵單擊Steady-State Thermal 插入邊界條件，設置外壁面的對流換熱系數為10W/m2·℃，環境溫度為20℃。設置三個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 進行求解。
圖23 流場溫度導入
圖24 穩態熱力學計算結果
七、變形及熱應力分析
雙擊C5 進入靜態結構計算模塊右鍵單擊Imported Load 打開右鍵菜單后單擊ImportedLoad 導入固體域的溫度。右鍵單擊Static Structural—Insert—Fixed Support 給三個入口端面施加固定約束。
展開 關于熱傳導與熱應力有限元分析清單
1、熱傳導理論基礎：
1.根據能量守恒定律，可以建立熱傳導微分方程（拋物線型微分方程，傅立葉方程）：
其中 c為體積比熱(J/m3·K)
Q為物體內部單位體積的熱生成率(W/m3)
q是熱流密度(W/m2)
t為時間(s)
2.是單位時間體積傳導到物體的熱量（外因）
是熱源強度(單位時間體積內熱源生成的熱量)（內因）
是單位時間體積溫度升高所需的熱量（結果）
這個方程表示在單位時間內物體用于溫度升高所需要的熱量等于外部傳入的熱量與內部熱源提供熱量之和，即熱量對溫度的影響，熱量是因，溫度是果。
3.根據Fourier定律，熱流密度可用溫度梯度表示成：
其中k為材料的熱傳導率(W/m·K)
代入熱傳導拋物線型方程，得到微分方程：
這個微分方程的被求函數就是溫度
4. 對于一般的工程問題，熱傳導率k通常為常數；且結構本身不產生熱量，熱量多是由外界傳入，所以Q＝0，這樣瞬態溫度場微分方程為：
當溫度不再隨時間變化，得到穩態溫度場微分方程：
5. 第一類邊界條件：給定邊界上的分布溫度，即
第二類邊界條件：給定邊界上的熱流密度(溫度梯度)，即
第三類邊界條件：在邊界處與周圍介質存在熱交換，包含邊界溫度和溫度梯度，是一種混合邊界，即
6. 對流傳熱邊界條件（牛頓冷卻定律）：
7. 輻射傳熱邊界條件（斯特藩-玻爾茲曼定律）：
2、熱傳導有限元分析理論
1.結點坐標向量：
結點溫度向量（計算對象）：
結點熱流密度向量：
熱傳導單元
2.
展開 