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热力耦合仿真实例

热力耦合仿真是一种涉及温度场和应力场等多物理场相互

作用的复杂仿真过程。下面是一个简化的热力耦合仿真实例，以

帮助您理解这一过程：

实例：刹车盘的热应力分析

1.问题描述：

在机动车刹车过程中，刹车片和刹车盘之间的摩擦会产生大

量的热。这种热量不仅会影响刹车片的材料性能，还会对刹车盘

产生热应力，进而影响刹车性能。本实例旨在分析刹车盘在刹车

过程中的热应力分布。

2.仿真模型：

刹车盘材料：钢

外径：135mm

内径：90mm

厚度：6mm

刹车片材料：树脂加强的复合材料

厚度：10mm

内径：101.5mm

外径：133mm

为简化分析，我们选择刹车盘的一面（厚度3mm）进行分

析，并命名为“down-disk”。

3.仿真步骤：

a.建立几何模型：使用仿真软件（如Ansys、Abaqus等）

创建刹车盘和刹车片的几何模型。

b.定义材料属性：为刹车盘和刹车片定义相应的材料属性，

如热导率、比热容、弹性模量、泊松比等。

c.设置边界条件：定义刹车盘和刹车片的初始温度、刹车

过程中的摩擦系数、刹车压力等。

d.网格划分：对模型进行合适的网格划分，以确保仿真的

准确性。

e.进行热力耦合仿真：首先进行热分析，计算刹车过程中

的温度分布；然后将温度分布作为载荷，进行结构分析，计算热

应力分布。

4.结果分析：

通过热力耦合仿真，我们可以得到刹车盘在刹车过程中的温

度分布和热应力分布。

分析结果可以帮助我们了解刹车盘的热性能，以及热应力对

刹车性能的影响。

根据分析结果，我们可以对刹车盘的设计进行优化，以提高

刹车性能和安全性。

这只是一个简化的实例，实际的热力耦合仿真可能会涉及更

复杂的模型和更多的物理场相互作用。但通过这个实例，您可以

对热力耦合仿真的基本流程有一个初步的了解。