连载(36):Abaqus中的热应力分析

文摘   教育培训   2024-10-10 08:58   山东  

Abaqus中可以求解下列类型的传热问题:

●  非耦合传热分析:在此类分析中,模型的温度场不受应力应变场或电场的影响。在Abaqus/Standard中可以分析热传导、强制对流、边界辐射等传热问题,其分析类型可以是瞬态或稳态、线性或非线性分析。

●  顺序耦合热应力分析:此类分析中的应力应变场取决于温度场,但温度场不受应力应变场的影响。此类问题使用Abaqus/Standard来求解,具体方法是首先分析传热问题,然后将得到的温度场作为已知条件,进行热应力分析,得到应力应变场。分析传热问题所使用的网格和热应力分析的网格可以不同,Abaqus会自动进行插值处理。。

●  完全耦合热应力分析:此类分析中的应力应变场和温度场之间有着强烈的相互作用,需要同时求解。可以使用Abaqus/Standard或Abaqus/Explicit来求解此类问题。

●  绝热分析:在此类分析中,力学变形产生热,而且整个过程的时间极短暂,不发生热扩散。可以使用Abaqus/Standard或Abaqus/Explicit来求解。

●  热电耦合分析:此类分析使用Abaqus/Standard来求解电流产生的温度场。

●  空腔辐射:使用Abaqus/Standard来求解非耦合传热问题时,除了边界辐射外,还可以模拟空腔辐射。

在Abaqus中进行热应力分析时,应注意下列几个主要问题:

模型的温度场发生变化时,模型会产生变形,其应力应变场也会发生相应的改变。使用Abaqus/Standard进行热应力分析的基本步骤是:

(1)设定材料的热膨胀系数。关键词为:

*MATERIAL,  NAME = <材料名称 >

……

*EXPANSION

<热膨胀系数 >,

Abaqus/CAE的操作界面如图1所示:

图1 Abaqus/CAE中定义热膨胀系数

(2)设定模型的初始温度场。可以直接给出温度值,也可以读入传热分析的结果文件(扩展名为 .odb或 .fil),从而得到初始温度场,其相应的关键词分别为:

直接给出温度值:

*INITIAL CONDITIONS,  TYPE=TEMPERATURE

<节点集合或节点编号 >, <温度值 >, ……

Abaqus/CAE的操作如图2和图3所示:

图2  指定初始温度场


图3  直接指定初始温度值

读入传热分析的结果文件:

*INITIAL CONDITIONS,  TYPE=TEMPERATURE, FILE=<文件名 >, STEP=<分析步编号>,

INC=<时间增量步编号>

其中,STEP和 INC的含义是:读入传热分析结果文件中哪个分析步和时间增量步的温度场。读入传热分析的结果文件时,需要用到传热分析和热应力分析的PRT文件(扩展名为 .prt)。热应力分析和传热分析模型中的实体名称要相同。


Abaqus/CAE的操作如图4所示:

图4  读入传热分析的结果文件

(3)修改在分析步中的温度场。与上面设定初始温度场的方法类似,可以直接给出温度值,也可以读入传热分析的结果文件(扩展名为 .odb或 .fil),其相应的关键词分别为:

直接给出温度值:

*TEMPERATURE

<节点集合或节点编号 >, <温度值 >, ……

读入传热分析的结果文件:

*TEMPERATURE,  FILE=<文件名 >, BSTEP=<分析步编号>, BINC=<时间增量步编号>,

ESTEP=<分析步编号>, EINC=<时间增量步编号>

其中,BSTEP和 BINC 的含义是:在传热分析结果文件中,从哪个分析步和时间增量步开始读取温度场;ESTEP和 EINC 的含义是:在传热分析结果文件中,在哪个分析步和时间增量步结束读取温度场(默认值为与BSTEP和 BINC相同)。


力学与Abaqus仿真
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