ABAQUS顺序热力耦合分析实例

ABAQUS顺序热力耦合分析实例此实例中需要确定一个冷却栅管的温度场分布。

温度场的求解采用稳态热分析，在此之后还将进行热应力分析来求出冷却栅管在温度作用下产生的位移和应力分布。

由于冷却栅管比较长，并且是轴对称结构，根据上述特点，可以简化有限元分析模型。

此实例中使用国际单位制。

1、part中创建轴对称可变形壳体，大致尺寸为1，通过creat line创建一个封闭曲线（0.127,0）
（0.304,0）（0.304,0.006）（0.152,0.006）（0.152,0.031）（0.127,0.031）（0.127,0）
使用creat Fillet功能对模型倒角处设置0.005的倒圆角。

倒角后，模型并未改变，需要在模型树中，part下的Features右键，Regenerate，最终模型如下图所示。

2、在材料模块中定义密度7800，弹性模量1.93E11，泊松比0.3。

所不同的是，热分析还需
要指定热传导系数以及比热。

在Thermal里输入参数，热铲刀系数25.96，比热451。

3、创建截面属性以及装备部件，和普通的静力分析设置一样。

4、Step有所不同，分析类型仍为通用分析步，下面要更改为Heat Transfer。

在Edit Step窗
口中，使用默认的瞬态分析（Transient），时长设置为3s。

切换到Incrementatin进行相应的设置，如下图。

5、Load模块中，设置左边温度为100度，右边及上边温度为20度。

Creat BC，类型选择
Other>Temperature。

在纯粹的热传导分析方程中，没有位移项，因此不会发生刚体位移，这里也就不需要设置位移边界条件。

6、接下来划分网格，种子尺寸给0.005，单元类型需要在单元族中选择专门用来热分析的
Heat Transfer，查看下面确保使用的单元为DCAX4。

使用结构化的全四边形网格划分方法。

7、到此，热分析的设置已经完成，可以提交计算，完成后，查看变量NT11即为节点温度。

8、接下来，在之前热传导的基础上，进行热应力分析。

在模型树中右键刚才的Model-1，copy，接下来的设置都在copy的新模型中进行相应的修改。

9、热应力分析中，考虑到受热膨胀，结构变形对应力的影响，因此需要设置膨胀系数，在
材料属性中添加Expansion，大小为1.62E-5。

10、把step有热传导分析步改为热力耦合分析步。

10、BC，热力耦合需要重新考虑刚体位移的影响，选择上下边界的边界，同时保持前
一设置的温度边界不变。

11、单元类型同样要更改为热力耦合专用的单元（Coupled Temperature-Displacement），查看单元类型为CAX4T
11、提交计算并查看结果。

下图为Mises应力图，可以看到，由于左边温度高，因此产
生的热应力也相对较大。