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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.

基于Ansys WB耦合場瞬態(tài)模塊的熱-力耦合分析1、引言熱-力耦合分析根據(jù)其耦合的方式一般分為順序耦合和完全耦合；順序耦合是單向的，如已知溫度計(jì)算結(jié)構(gòu)體的變形、應(yīng)力、應(yīng)變等；而完全耦合是雙向的，如剎車盤制動(dòng)過程，盤片與摩擦片的摩擦生熱，熱又導(dǎo)致盤片變形，變形的盤片進(jìn)一步影響盤片和摩擦片的接觸關(guān)系，又進(jìn)一步的影響摩擦生熱，即力→熱→力→......熱力雙向耦合

力相耦合 熱-力耦合模型基于固體力學(xué)框架而建立的耦合模型，在固體力學(xué)上耦合相場損傷接口，主要用于模擬電池的內(nèi)部由于應(yīng)力變化引起的材料斷裂和失效。

當(dāng)復(fù)合材料遭遇雷擊時(shí)，復(fù)合材料會(huì)同時(shí)受到電-熱-力的耦合作用。根據(jù)焦耳熱定律，雷電流流過時(shí)由材料電阻產(chǎn)生的大量焦耳熱量使材料溫度上升，導(dǎo)致材料出現(xiàn)燒蝕損傷。燒蝕損傷也會(huì)使材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性能降低。受到雷擊作用后，復(fù)合材料的性能必然會(huì)下降，因此還需要對雷擊后復(fù)合材料的剩余強(qiáng)度進(jìn)行分析，定量計(jì)算雷擊對復(fù)合材料承載力的影響。

具體如下圖所示：圖6 泵蓋外表面對流換熱邊界圖7 泵蓋內(nèi)腔表面壓力載荷圖8 泵蓋凸起孔集中力載荷4.計(jì)算結(jié)果分析4.1 計(jì)算分析設(shè)置對于泵蓋的熱結(jié)構(gòu)耦合仿真分析，需建立穩(wěn)態(tài)熱仿真分析類型和熱結(jié)構(gòu)耦合仿真分析類型，并需首先計(jì)算泵蓋穩(wěn)態(tài)熱工況，然后才能計(jì)算其熱結(jié)構(gòu)耦合仿真分析。

Comsol凍土路基（熱-水-力耦合）模型，水熱采用PDE建模，力學(xué)采用軟件自帶的固體力學(xué)模塊，路基分為兩層土，計(jì)算時(shí)間一年，附帶參考文獻(xiàn)。

2、熱—固耦合分析熱固耦合的基本思路是先進(jìn)行熱傳導(dǎo)分析以獲取結(jié)構(gòu)的溫度場，這個(gè)溫度場將作為結(jié)構(gòu)分析的載荷的一部分，耦合分析將按照嚴(yán)格的順序進(jìn)行，通常會(huì)先進(jìn)行熱分析，熱分析影響后續(xù)的結(jié)構(gòu)分析，而結(jié)構(gòu)分析對熱分析則沒有影響。

圖5 熱分析對流設(shè)置 耦合設(shè)置 本案例為電磁-熱耦合分析，熱分析基于電磁分析計(jì)算結(jié)果，通過點(diǎn)到面（bucket）的插值映射方法傳遞耦合數(shù)據(jù)，電磁場的熱損耗結(jié)果通過體耦合傳遞至熱場，耦合載荷傳遞量類型如圖6所示。

<p>在本研究中，我們基于ANSYS Workbench平臺(tái)開展了太陽能加熱鋁鍋的熱-結(jié)構(gòu)耦合（熱固耦合）數(shù)值模擬分析，旨在揭示鋁鍋在太陽輻射加熱過程中的溫度場演化規(guī)律及其對結(jié)構(gòu)應(yīng)力與變形的影響。太陽能作為一種綠色可再生能源，其加熱過程伴隨著顯著的溫度梯度，尤其在鍋體壁厚不均或存在邊界散熱的情況下，更容易引發(fā)熱應(yīng)力集中和局部形變。

熱傳遞的4個(gè)類型為應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，海克斯康工業(yè)軟件旗下的有限元結(jié)構(gòu)分析軟件MSC Nastran在復(fù)合材料熱分析及熱-力耦合分析領(lǐng)域表現(xiàn)卓越。MSC Nastran憑借其在熱傳導(dǎo)模擬、熱-力耦合分析、性能失效評估等方面的強(qiáng)大能力，將有效突破復(fù)合材料熱力學(xué)分析的瓶頸，助力提升設(shè)計(jì)精度與產(chǎn)品可靠性。

本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：1、學(xué)習(xí)型仿真工程師2、理工科院校學(xué)生3、與剎車盤熱結(jié)構(gòu)耦合相關(guān)的工程師你會(huì)得到什么：1、掌握剎車盤三維模型的繪制2、掌握剎車盤熱結(jié)構(gòu)耦合分析相關(guān)的材料參數(shù)設(shè)置3、理解剎車盤熱結(jié)構(gòu)耦合的分析步的建立4、學(xué)習(xí)剎車盤熱結(jié)構(gòu)耦合的相互關(guān)系的設(shè)置5、了解剎車盤熱結(jié)構(gòu)耦合網(wǎng)格的劃分6、學(xué)習(xí)剎車盤熱結(jié)構(gòu)耦合的載荷施加7、學(xué)習(xí)結(jié)果后處理的查看與對比

0.摘要：本文基于安世亞太自主研發(fā)的PERA SIM Mechanical結(jié)構(gòu)仿真軟件，對某機(jī)床夾具進(jìn)行熱分析及熱結(jié)構(gòu)耦合分析，獲得機(jī)床夾具的穩(wěn)態(tài)溫度場以及熱變形和熱應(yīng)力，用于指導(dǎo)和驗(yàn)證夾具的設(shè)計(jì)方案。證明了國產(chǎn)仿真軟件PERA SIM Mechanical在熱結(jié)構(gòu)耦合分析的適用性和可靠性。

Abaqus以制動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)為例的力熱耦合分析-01-15.pdf

結(jié)果顯示在一定的參數(shù)條件下，可以通過流-固-熱仿真，指導(dǎo)不同的焊腳尺寸如何設(shè)計(jì)合適的熱風(fēng)管道孔徑，以獲得理想的焊腳溫度和焊接效果。作者研究了熱風(fēng)焊接過程中的熱風(fēng)加熱問題，為塑料產(chǎn)品的熱風(fēng)焊接工藝提供了一定的指導(dǎo)意義。此外，耦合仿真中還通過添加自適應(yīng)網(wǎng)格關(guān)鍵字，模擬熱風(fēng)加熱過程中的焊腳受力晃動(dòng)現(xiàn)象，為后期的匹配驗(yàn)證提供了途徑。

本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：1、學(xué)習(xí)型仿真工程師2、理工科院校學(xué)生3、對有限元分析感興趣的工程師你會(huì)得到什么：1、學(xué)習(xí)摩擦盤的三維模型處理2、學(xué)習(xí)摩擦盤熱結(jié)構(gòu)耦合接觸相關(guān)的接觸設(shè)置3、學(xué)習(xí)熱結(jié)構(gòu)耦合動(dòng)力學(xué)分析步的建立4、學(xué)習(xí)摩擦盤熱結(jié)構(gòu)耦合接觸分析的載荷施加案例介紹：所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.

模型簡介：考慮熱流固-損傷耦合效應(yīng)，本案例建立了水力裂縫擴(kuò)展模型，假設(shè)材料楊氏模量和抗拉強(qiáng)度滿足weibull分布，邊界施加應(yīng)力條件，可運(yùn)用于如下場景：1、干熱巖儲(chǔ)層壓裂，流體介質(zhì)可選擇水和二氧化碳，實(shí)現(xiàn)壓裂過程裂縫動(dòng)態(tài)擴(kuò)展模擬；2、干熱巖儲(chǔ)層采熱開發(fā)，分析熱流固-損傷耦合效應(yīng)對采熱的影響；3、深部頁巖儲(chǔ)層壓裂，實(shí)現(xiàn)水和二氧化碳壓裂裂縫擴(kuò)展模擬；4、其他熱流固耦合問題。