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前言：HyperWorks具有強(qiáng)大的傳熱分析能力，其操作過(guò)程也并不復(fù)雜，只需要搞懂一些卡片的設(shè)置含義，按照既定的步驟進(jìn)行操作，就可以實(shí)現(xiàn)熱傳遞分析了。本次仿真選擇彎管模型，通過(guò)對(duì)彎管的一端施加熱源，得到彎管的溫度場(chǎng)隨時(shí)間的變化云圖，又由于彎管內(nèi)積攢的熱能無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)散出，故會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力及位移變化，通過(guò)仿真后處理可以得到彎管的熱應(yīng)力分布情況以及隨著時(shí)間的變化，彎管內(nèi)的熱傳遞情況。

熱流道穩(wěn)態(tài)分析頁(yè)簽 (Hot Runner Steady Tab) 用戶可在熱流道穩(wěn)態(tài)標(biāo)簽下來(lái)設(shè)定熱流道穩(wěn)態(tài)分析的相關(guān)參數(shù) (請(qǐng)參考進(jìn)階分析(Advanced Analysis)下的進(jìn)階熱澆道分析) ?進(jìn)澆點(diǎn)流率 (Flow rate from inlet)：默認(rèn)值是根據(jù)模型尺寸與成型參數(shù)，使用者可自行編輯。

圖19 中間平面設(shè)置圖圖20 速度云圖圖21 壓力云圖圖22 溫度云圖 六、穩(wěn)態(tài)熱分析 完成流體計(jì)算之后，單擊B4 進(jìn)入穩(wěn)態(tài)熱分析模塊

應(yīng)用二：熱流道穩(wěn)態(tài)分析后，接續(xù)執(zhí)行充填分析，以得到更真實(shí)熱流道信息 不同于充填分析，熱流道穩(wěn)態(tài)分析考慮數(shù)次射出(直到平衡)后所累積的剪切生熱效應(yīng)，例如不均勻/對(duì)稱(chēng)熱流道溫度分布。因此若在熱流道穩(wěn)態(tài)分析后接續(xù)充填分析，可取得更準(zhǔn)確的熱流道初始訊息，會(huì)比以往的充填分析來(lái)得精準(zhǔn)。

講解核心知識(shí)點(diǎn)時(shí)，講師全程結(jié)合真實(shí)行業(yè)案例舉例，避免抽象表述：比如介紹“瞬態(tài)熱應(yīng)力與穩(wěn)態(tài)熱應(yīng)力”的區(qū)別時(shí)，不會(huì)單純講解“時(shí)間依賴(lài)性”理論，而是通過(guò)“汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)（溫度快速變化，需瞬態(tài)分析）”與“發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)（溫度穩(wěn)定，用穩(wěn)態(tài)分析）”的場(chǎng)景對(duì)比，搭配溫度場(chǎng)云圖動(dòng)態(tài)演示，讓學(xué)員瞬間理解兩種分析類(lèi)型的適用場(chǎng)景；講解“熱膨脹系數(shù)對(duì)熱應(yīng)力的影響”時(shí)，會(huì)以“鋼質(zhì)散熱板與鋁合金電芯的熱應(yīng)力匹配”為例，通過(guò)仿真結(jié)果對(duì)比

方法闡述本研究采用瞬態(tài)熱-力順序耦合仿真方法。首先，基于元件的真實(shí)功耗曲線與環(huán)境邊界條件，進(jìn)行高精度瞬態(tài)熱分析，獲取從啟動(dòng)、負(fù)載變動(dòng)到穩(wěn)態(tài)的全過(guò)程溫度場(chǎng)時(shí)序數(shù)據(jù)。隨后，將該瞬態(tài)溫度場(chǎng)作為體載荷映射至結(jié)構(gòu)模型，通過(guò)有限元分析求解其引發(fā)的熱應(yīng)力與應(yīng)變場(chǎng)。

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(duì)有限元分析感興趣的工程師你會(huì)得到什么：1、學(xué)習(xí)3D打印頭三維模型的處理2、學(xué)習(xí)穩(wěn)態(tài)熱分析步的建立3、學(xué)習(xí)穩(wěn)態(tài)熱分析的邊界條件的施加4、學(xué)習(xí)穩(wěn)態(tài)熱分析的載荷的施加案例介紹：所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.

準(zhǔn)確預(yù)測(cè)由不同材料構(gòu)成組件中的熱應(yīng)力是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的分析問(wèn)題。熱致應(yīng)力由溫度梯度、支撐以及當(dāng)連接材料具有不同熱膨脹系數(shù)（CTE）時(shí)產(chǎn)生。對(duì)于CTE不匹配的情況，即使溫度均勻，也會(huì)導(dǎo)致熱應(yīng)變的差異，從而引發(fā)機(jī)械應(yīng)變和應(yīng)力。針對(duì)這些連接的建模假設(shè)會(huì)對(duì)局部應(yīng)力產(chǎn)生重大影響。在對(duì)這類(lèi)組件進(jìn)行建模之前，仿真工程師必須回答的第一個(gè)問(wèn)題是：是什么使部件保持在一起？

許多實(shí)際工程問(wèn)題中，由于溫度的影響而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過(guò)大的熱應(yīng)力，因而產(chǎn)生破壞性效果時(shí)有發(fā)生。分析由溫度引起的應(yīng)力(熱應(yīng)力)有著十分重要的意義。研究物體的熱問(wèn)題包括兩方面的內(nèi)容。(1)傳熱問(wèn)題研究:確定溫度場(chǎng)。(2)熱應(yīng)力問(wèn)題研究:在已知溫度場(chǎng)的情況下確定應(yīng)力應(yīng)變。實(shí)際上這兩個(gè)問(wèn)題是相互影響和耦合的，但是在大多數(shù)情況下，傳熱問(wèn)題所確定的溫度將直接影響物體的熱應(yīng)力。

圖10 僅在氣體載荷下的動(dòng)渦旋齒受力模型 圖11 路徑P12上的應(yīng)力分布 圖12 齒根與齒頂變形對(duì)比2.3 熱固耦合分析 圖13為熱固耦合場(chǎng)作用下的動(dòng)渦旋齒應(yīng)力變形圖，可以看出，最大變形發(fā)生在渦旋齒齒頭頂部處，最大值約為25.0 μm。變形量沿徑向和軸向逐漸減小，最小變形量為2.8 μm。

熱應(yīng)力分析過(guò)程 ABAQUS 提供三種熱應(yīng)力分析程序：1. 順序耦合熱應(yīng)力分析，最常用的方法? 當(dāng)應(yīng)力是由熱量場(chǎng)存在造成的，并且熱求解過(guò)程與應(yīng)力狀態(tài)無(wú)關(guān)，也就是說(shuō)應(yīng)力依賴(lài)于熱產(chǎn)生，而熱并不依賴(lài)位移。

熱應(yīng)力分析 !學(xué)習(xí)重點(diǎn)： !1、 理解熱力耦合的直接法和間接法 !間接法：先進(jìn)行熱分析，然后將求得的節(jié)點(diǎn)溫度作為載荷施加到結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析中。 !直接法：直接采用具有溫度和位移自由度的耦合單元，同時(shí)得到熱分析和結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析的結(jié)果。直接法又分弱耦合和強(qiáng)耦合選擇強(qiáng)耦合時(shí)，形成不對(duì)稱(chēng)矩陣，線性系統(tǒng)可以直接求解。

演示了對(duì)筆記本電腦進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析的流程。其中涵蓋了對(duì)流、溫度相關(guān)導(dǎo)熱系數(shù)、接觸熱導(dǎo)以及內(nèi)部熱源的使用方法。

案例介紹了ANSYS workbench 錐形透鏡瞬態(tài)熱應(yīng)力分析。本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。

熱 - 結(jié)構(gòu)耦合o 單向耦合：熱→結(jié)構(gòu)（溫度→應(yīng)力），適合熱變形主導(dǎo)、結(jié)構(gòu)變形對(duì)溫度影響小的場(chǎng)景（如管道熱膨脹）。o 雙向耦合：熱?結(jié)構(gòu)（變形改變接觸熱阻 / 對(duì)流面積），適合大變形、接觸界面熱阻敏感的問(wèn)題（如剎車(chē)盤(pán)熱 - 應(yīng)力耦合）。三、模塊選擇建議1. 優(yōu)先選穩(wěn)態(tài)熱分析做快速方案篩選，再用瞬態(tài)熱分析驗(yàn)證動(dòng)態(tài)響應(yīng)，最后用Fluent優(yōu)化流體對(duì)流細(xì)節(jié)。2.