ABAQUS應(yīng)用培訓(xùn)熱分析實(shí)例

1、有限元分析 -ABAQUS的應(yīng)用熱分析及熱應(yīng)力分析方 剛2015年7月2015/7/51本次培訓(xùn)的主要內(nèi)容一 工程中的有限元應(yīng)用簡介二 ABAQUS的介紹三 前處理 1（幾何建模、材料定義與網(wǎng)格劃分）四 前處理 2（邊界條件的定義）及有限元模擬五 后處理（結(jié)果讀取及分析）六 結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析七 熱分析及熱應(yīng)力分析八 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析九 材料和幾何非線性分析一接觸問題的處理和分析一一 ABAQUS分析復(fù)雜案例剖析及實(shí)踐動(dòng)態(tài)及動(dòng)力學(xué)分析21傳熱過程分析的基本原理傳熱過程的基本方程穩(wěn)態(tài)傳熱過程的有限元分析列式熱應(yīng)力問題的有限元分析列式3熱傳遞的方式42熱傳遞的方式5傳熱過程的基本方程傳熱過程的基本變量及

2、方程傳熱過程的基本變量就是溫度，它是物體中的幾何位置以及時(shí)間的函數(shù)。熱傳導(dǎo)問題的控制方程 (governingequation)Fourier傳熱定律能量守恒定律控制方程63傳熱過程的基本方程Fourier 定律：單位時(shí)間內(nèi)通過單位截面積所傳遞的熱量（熱流密度， Heat Flux ）正比于當(dāng)?shù)卮怪庇诮孛娣较蛏系臏囟茸兓剩ㄌ荻龋?，熱量傳遞的方向與溫度升高的方向相反。k t xk為導(dǎo)熱系數(shù)或熱導(dǎo)率W/( oC?m)能量守恒定律： 導(dǎo)入微元體的總熱流量 +微元體內(nèi)熱源的生成熱 =導(dǎo)出微元體的總熱流量 +微元體內(nèi)能增量7傳熱過程的基本方程熱傳導(dǎo)問題的控制方程(governing equation)

3、kTkTzk Tqc pTxxyyzt熱能從體內(nèi)外之間的傳遞量內(nèi)部生成的熱能能量的變化（流入 - 流出）84傳熱過程的基本方程傳熱邊界條件給定溫度給定熱流密度給定表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及周圍流體的溫度9傳熱過程的基本方程傳熱過程分析的求解原理( 求極值問題)初始條件 (initial condition)T ( x, y, z, t0)T0 ( x, y, z)求解傳熱問題的提法為，在滿足邊界條件及初始條件的許可溫度場中，真實(shí)的溫度場使以下泛函I 取極小值，即minI1x (T )2y (T )2z (T)2 2( QcTT )T dBC S1,S2,S32xyztTIC在實(shí)際問題的處理過程中，后兩類邊

4、界條件事先較難滿足，因此，可將這兩個(gè)條件耦合進(jìn)泛函中，即min I1x (T )2y (T ) 2 z (T)2 2( QcTT )T dTBC S12xyztICq f TdA1hc TT 2 dAS22S3這實(shí)際上與結(jié)構(gòu)分析中的最小勢(shì)能原理類似，也是求一個(gè)積分函數(shù)(稱為泛函 )的極值問題105穩(wěn)態(tài)傳熱過程的有限元分析列式對(duì)于 穩(wěn)態(tài)問題 (steady problem) ，即溫度不隨時(shí)間變化，有T0t再加上無熱源的條件，泛函表達(dá)式為：minBCSI1x (T ) 2y (T )2z (T ) 2 dS2qf TdA1S3hc T T2dAT12xyz2IC11穩(wěn)態(tài)傳熱過程的有限元分析列式將物

5、體離散為單元體，將單元的溫度場表示為節(jié)點(diǎn)溫度的插值關(guān)系，有Tex, y, zN x, y, zeN x, y, z單元形狀函數(shù)列陣qTqTeTT1T2Tn單元節(jié)點(diǎn)溫度列陣將溫度場函數(shù)帶入到泛函并求極值IeeeqTe0K TqTPT單元傳熱方程N(yùn) TNTNN TNeNd單元傳熱矩陣K TexxxyyyzzzN T NdASe3cPTeeQNT deqf N T d Ae hc T N T d單元節(jié)點(diǎn) 等效溫度載荷列陣S2S3126ABAQUS傳熱分析- 熱物性參數(shù)輸入穩(wěn)態(tài)傳熱分析：Create MaterialThermalConductivity.（導(dǎo)熱系數(shù)）瞬態(tài)熱分析Create Mater

6、ialThermalHeat Generation.（二次開發(fā)定義的熱生成）Inelastic heat fraction.( 非彈性變形能轉(zhuǎn)化為熱量的比例)Joule heat fraction.( 電產(chǎn)生的焦耳熱比例)Latent heat（潛熱）Special heat (比熱 )132015/7/5ABAQUS傳熱分析-穩(wěn)態(tài)熱分析Part ：直徑 10mm，長度 200mm的圓柱Assembly3.Properties ： conductivity80W/(C mm), section, assign section4.Step ： Heat transferSteady state5

7、.Load:Create LoadSurface flux,選擇圓柱的一端面施加210W/mm6.Load:Create BCTemperature,選擇圓柱的一端面施加25C7.Mesh： seed part ， mesh part, *Assign element type: heat tr.根據(jù)傅里葉定律，解析解：142015/7/57ABAQUS傳熱分析-瞬態(tài)熱分析在穩(wěn)態(tài)分析模型的接觸上，做出如下修改1.Material ：conductivity80W/( Cmm),Density,2.7e-9,Special heat 0.82.Step ：Heat transferTransie

8、nt, time 0.000013.Step, field output,frequency: Evenly space time interval: 10在后處理中可以觀察其升溫過程152015/7/5ABAQUS傳熱分析-熱應(yīng)力分析1.Part ，Property(Elasticity, Expansion,Conductivity 45) ，Assembly 略2.Step, 選擇 Coupled temp-displacement，steady state3.Load,Create BC兩側(cè)位移約束， Create BC ，選擇 other, temperature, step 1,選擇整個(gè)物體施加 25度4.Model tree, predefined field, initia