ABAQUS热传导与热应力分析.pptVIP

瞬态分析 --DELTMAX 是一个时间积分精度参数 在利用时间积分计算瞬态传热方程通过控制饿过程中，温度在每个时间最大允许的温度变化值，来控制求解的精度。 配合使用自动时间增量方法，可以严格的控制时间增量步的大小，来满足DELTMAX 的设定。 --如果计算过程中都能够满足 DELTMAX, ABAQUS/Standard 会尝试尽量增大时间增量步。 自动时间增量步算法会尝试选择最优化的增量步时间，来兼顾计算精度和效率 --瞬态传热分析可以通过设定当温度变化小于设定值时停止计算 瞬态分析 --瞬态传热分析中的 Initial conditions 可以再瞬态传热分析之前，设定一个初始的温度分布 如果没有给定初始值，abaqus 的默认初始温度为 0 瞬态分析 --最小可用时间增量步设置（仅ABAQUS/Standard 适用） 在对瞬态扩散过程的近似离散中，非常重要的一个问题是初始时间增量的选择。 空间单元的大小和时间增量步之间的关系是：如果一个时间增量步太小，将会产生很多无用信息，并且事实上还好经常出现一些虚假的震荡的结果。 当使用二阶单元时，震荡会比较显著 最小时间增量准则： Dt = 时间增量 r = 密度 c = 比热 k = 热传导率 Dl = 在最大温度梯度区域靠近表面的单元尺度 非线性分析 --一个典型的传热分析会包含以下的一些非线性: 材料非线性: 1. 热传导率是温度的函数 2. 比热是温度的函数 3. 潜热效应，一种很强的非线性 边界条件非线性: 1. 具有辐射边界条件，有时也是一种很强的非线性 2. 换热系数是温度的函数 3. 任何热流边界条件中，热流是温度的函数 --ABAQUS/Standard 使用牛-拉迭代法，求解非线性问题的方程： 热“接触” --热量通过接触界面传导 通过这些薄的界面进行传热是热分析的一个重要方面 这些界面通常居于较低的导热率 因此，在它们之间允许较大的温度差异 然而，薄的界面具有可以忽略的“热质量” 因此可以忽略界面内部的热能，，假设它具有零比热 热“接触” --热界面的例子 流体速度曲线 流体边界层 芯片核心 载板 表面1 表面2 在ABAQUS中，这种效应被模型化为: 机遇面之间的相互关系，这些面(三维或二维)通常是物理上很相近，但两边具有不同的温度。 这些面可以再不同物体上，也可以在同一物体上。 热“接触” --热量可以通过以下方式穿过界面 1. 热传导， 定义间隙热传导系数 *GAP CONDUCTANCE 2. 热辐射， 定义间隙热辐射率 *GAP RADIATION -- 通常以上两种传热模式都存在，它们的相对重要关系取决于表面温度和界面间的媒介: 1. 界面间存在一定物质： 热传导相对重要一些。因为热辐射不需要中 间媒介，中间媒介的存在反而会吸收掉辐射热能。 热“接触”如何定义 1. 定义表面 2. 定义定义接触对 ?与机械接触相同。 只是定义接触关系属性时需要用热的条件 *SURFACE INTERACTION,NAME=THERM1 1.0 *GAP CONDUCTANCE 20,0 20,1 热应力分析 热应力分析过程 -- ABAQUS 提供三种热应力分析程序： 顺序耦合热应力分析，最常用的方法 当应力是由热量场存在造成的，并且热求解过程与应力状态无关，也就是说应力依赖于热产生，而热并不依赖位移。 需要跑两个分析: 先分析热传导，再将温度结果导热应力分析 热分析的结果，如温度(位置，时间的函数)被读入应力分析，作为一个预定义场。 完全耦合热应力分析，最常用的方法 应力依赖于温度场并且温度也依赖于应力场。 只需要跑一个析。 绝热分析 这个分析的目的是模拟机械的变形产生局部的热量，但是时间很短，热传导不明显 所有的温度增加是在材料局部发生的，并且只影响局部材料点的机械属性 。 顺序耦合热应力分析 -- 在热传导分析中，温度是未知量 ? 求解温度场 -- 在应力分析中，位移是未知量 节点的温度作为已知的外部载荷来产生热应变: -- 对于静力学分析计算应变: 应力求解: 这样，热场通过以下方式影响机械场: 热膨胀(收缩) 与温度相关的机械属性 顺序耦合热应力分析 -- 热膨胀 一个未约束体在温度增加的情况下，通常会产生体积膨胀，这种应变与温度之间的特征因子成为: 热膨胀系数(Coefficient of Thermal expansion, CTE) CTE 可以定义为与温度相关的，也可以是各向同性或各项异性 使用 *EXPANSION 定义 CTE *EXPANSION,TYPE=ISO,ZERO=20 1.0E-6,100,1 1.5E-6,200,1 2.0E-6,100,2 2.5E-6,