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1、 引言本案例通過(guò)力 - 熱耦合分析方法，探究圓形激光載荷作用下玻璃板的溫度分布及應(yīng)力響應(yīng)特性。通過(guò)開(kāi)發(fā)定制化子程序生成激光熱源，并結(jié)合溫度 - 位移耦合分析步，建立高精度有限元模型，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的多物理場(chǎng)耦合求解與結(jié)果分析。

該同學(xué)向我提問(wèn)：在ABAQUS中，點(diǎn)面耦合時(shí)在點(diǎn)上施加的力荷載是N的單位還是Pa的單位呢？我當(dāng)時(shí)一看到這個(gè)問(wèn)題，就想到的肯定是N的單位（當(dāng)然經(jīng)過(guò)試驗(yàn)這也確實(shí)是正確答案，如果大家只是看答案的話，那么接下來(lái)的內(nèi)容也不必再看了，感謝大家），畢竟施加的荷載名稱是concentrated force，并且我們平時(shí)在給耦合點(diǎn)施加位移荷載時(shí)，得到的反力也是N的單位。

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(chǎng)，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(chǎng)以及底板的約束條件會(huì)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(zhǎng)翼緣在日照下會(huì)對(duì)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。

計(jì)算結(jié)構(gòu)在溫度變化影響下的應(yīng)力應(yīng)變分布。流固耦合計(jì)算量相當(dāng)大，主要是因?yàn)楣腆w計(jì)算對(duì)內(nèi)存的消耗很大。因此在工程上，若不是特別需要的話，盡量少用流固耦合，能用單向耦合計(jì)算的盡量不用雙向耦合，能不用耦合的盡量不用。因?yàn)橛?jì)算資源要求太高，必然導(dǎo)致網(wǎng)格數(shù)量的下降，導(dǎo)致計(jì)算精度的降低。那么什么時(shí)候需要用流固耦合呢？ (1) 流體與固體耦合非常強(qiáng)烈時(shí)。如風(fēng)中飄動(dòng)的紅旗。

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.

2）其計(jì)算效果依賴于對(duì)于光滑粒子的建模，若粒子布置不均勻，可能會(huì)造成流體材料質(zhì)量分布不均。 3）適合單線程計(jì)算，當(dāng)粒子數(shù)量較多時(shí)對(duì)多線程計(jì)算有限制。 4）Abaqus使用SPH的步驟較為繁瑣，首先在Abaqus/CAE中創(chuàng)建質(zhì)量單元，再寫入輸入文件。

流固耦合理論體系拆解：課程系統(tǒng)梳理 Abaqus 流固耦合的三大技術(shù)方案（本地耦合、多物理場(chǎng)耦合、協(xié)同仿真）的理論內(nèi)核，不僅講 “是什么”，更講 “為什么適用”：1) 本地耦合（基于 Abaqus/CFD）：講解其適用于低雷諾數(shù)、弱耦合場(chǎng)景的理論依據(jù)，以及版本限制（6.10-2016）的技術(shù)背景，幫你理解該方案的適用邊界；2) 多物理場(chǎng)耦合（CEL/SPH/ALE）：拆解 CEL 算法中歐拉域

由于大多數(shù)的結(jié)構(gòu)有限元工具均具備通用的數(shù)據(jù)插值格式，因此按照對(duì)應(yīng)軟件的格式要求進(jìn)行編輯，即可順利加載進(jìn)行后續(xù)的流固耦合分析工作。目前可支持大多數(shù)主流有限元分析工具的單向耦合，如Abaqus、Nastran、經(jīng)典ANSYS等。本文則以ANSYS Workbench為例介紹主要的實(shí)現(xiàn)流程。

，此帖子可以為初學(xué)者提供一定的學(xué)習(xí)知道，可以更快速地掌握abaqus中熱力耦合的設(shè)置方法，更早地進(jìn)入科研課題；同時(shí)，對(duì)于已經(jīng)學(xué)習(xí)了abaqus熱力耦合的科研人員也具有一定的學(xué)習(xí)價(jià)值，可驗(yàn)證之前模型設(shè)置的正確性。

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由于需要進(jìn)行實(shí)時(shí)熱力耦合分析，因此電池，PC 材料等采用實(shí)體建模，設(shè)定相關(guān)的 coupling 耦合單元和 tie 約束，建立電芯和 PC 材料之間的接觸關(guān)系（包括熱接觸）。 2 分析過(guò)程 一般來(lái)說(shuō)，針對(duì)熱力學(xué)問(wèn)題，通常有順序耦合和完全耦合兩種方法。順序耦合是先進(jìn)行 熱傳導(dǎo)分析，得到溫度分布結(jié)果，然后把溫度分布結(jié)果映射到結(jié)構(gòu)分析模型上。

模擬包含200個(gè)晶粒的多晶模型，使用平面應(yīng)變簡(jiǎn)化，拉伸變形30%，模擬拉伸過(guò)程中裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展，其中斷裂總能量包含彈性變形能和塑性耗散功兩部分，模擬結(jié)果如下初始多晶模型：網(wǎng)格劃分（CPE4網(wǎng)格）：相場(chǎng)分布（0：材料完好，1：材料完全失效）：退化程度分布：歐拉角（phi）分布：可以看到耦合相場(chǎng)的晶體塑性模型具有潛在的預(yù)測(cè)裂紋萌生和發(fā)展的能力

2.2 溫度場(chǎng)導(dǎo)入通過(guò) Matlab 編程將 COMSOL 計(jì)算得到節(jié)點(diǎn)溫度通過(guò)坐標(biāo)導(dǎo)入 ABAQUS 的 INP 文件中，將得到多場(chǎng)耦合下得到的不均勻溫度場(chǎng)導(dǎo)入 ABAQUS 模型如圖 4 所示，可以發(fā)現(xiàn)不同流動(dòng)方式對(duì)平板式SOFC 溫度分布有著顯著的影響。

2026年清明節(jié)前完成了非線性rbe3也就是Abaqus考慮有限變形下分布耦合的開(kāi)發(fā)工作。從計(jì)算結(jié)果和迭代效率來(lái)看，做到了和Abaqus的完全一致性。大變形rbe3的開(kāi)發(fā)難度要遠(yuǎn)大于大變形rbe2，加上連接單元的開(kāi)發(fā)，現(xiàn)在已初步具備了有限轉(zhuǎn)動(dòng)下一階二階變分求導(dǎo)的能力。

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在高階殼單元中使用線性變化的溫度分布。應(yīng)力/位移殼體單元中的場(chǎng)變量以與溫度相同的方式進(jìn)行插值。 參考文獻(xiàn)： [1] “Shell elements: overview,” Section 29.6.1 of the Abaqus Analysis User’s Guide

~往期回顧：●基于Abaqus的雙制動(dòng)片制動(dòng)盤熱力耦合分析案例講解（附模型文件）●Abaqus仿真鉆削（Drill）熱力耦合