ABAQUS热分析
Abaqus实例教程——交叉管的热分析
Surface film condition(曲面薄膜狀態)
接著我們要加上曲面對流的邊界條件.
w16-Surface film condition.avi
1. 在模型樹中的 Interactions 上快點兩下來製作一個新的互動(interaction).
2. 在 Create Interaction 對話框中, 選取 Surface film condition 作為互動類型
要分析模擬這個零件的熱反應, 需要使用一個熱傳遞(heat transfer)的分析步. 1. 在模型樹中的Steps上快點兩下來製作一個新的分析步. 2. 在 Create Step 對話框中, 選取 Heat transfer 做為分析步的類型然後用以下的 參數來製作一個暫態的熱傳遞分析步: • 描述說明(Description): Thermal analysis • 整個分析時間(Total time period) = 200 • 時間增量之最大數量(Max. number of increments allowed) = 100 • 初始增量值(Initial increment size) = 1 • 停止分析步之最小溫度變動率 = 0.5 • 每個增量中所允許之最大溫度變動率= 10 3. 使用其預設之 ODB 輸出資料項. 設定restart frequency 為 5.
plasticProps.inp 檔中讀進這些資料
將此選項打開
在這裡按下 滑鼠右鍵
Figure W16–8 Reading plastic material properties from a file.
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Introduction to ABAQUS
ABAQUS热应力分析解析实例详解
ABAQUS热应力分析解析实例详解ABAQUS是一种常用的有限元分析软件，可以进行各种不同类型的分析，包括热应力分析。
热应力分析是通过模拟材料受热后发生的变形来评估材料的热稳定性和耐久性。
在这篇文章中，我们将详细介绍ABAQUS热应力分析的步骤和实例。
首先，我们需要创建一个ABAQUS模型。
模型包括几何形状、材料属性和边界条件。
在热应力分析中，我们通常需要定义一个热源，以及材料的热传导、热膨胀和热辐射等属性。
在这个实例中，我们将模拟一个烤箱的加热过程。
模型是一个简单的长方体，材料是钢铁，边界条件是恒定的热流。
下一步是定义材料属性。
我们需要定义钢铁的热传导系数，热膨胀系数和热辐射系数。
这些属性通常可以从材料手册或实验中获得。
我们将使用以下参数：-热传导系数：40W/mK-热膨胀系数：12e-61/°C-热辐射系数：0.8接下来，我们需要定义边界条件。
在这个实例中，我们将模拟一个恒定的热流输入。
我们可以通过选择“控制模拟”菜单中的“载荷”选项来定义边界条件。
在强制边界条件下选择“热流”载荷，然后指定热流的大小和方向。
我们将选择1000W的热流输入。
然后，我们需要定义分析步骤。
在这个实例中，我们将使用一个稳态热分析步骤。
在强制模式下选择“热”分析步骤，然后指定步骤的参数，包括时间步长和总时间。
我们将选择0.1s的时间步长和10s的总时间。
在模拟之前，我们需要定义网格划分。
网格划分是将模型分解为多个小元素的过程，以便于进行数值计算。
ABAQUS中有多种网格划分方法可供选择。
我们可以通过选择“网格”菜单中的“划分”选项来进行网格划分，然后选择适当的网格划分方法和参数。
当所有定义都完成后，我们可以点击“开始模拟”按钮开始进行热应力分析。
ABAQUS将使用已定义的模型、材料属性、边界条件和分析步骤来进行数值计算。
计算结果将显示在ABAQUS的图形界面中。
在热应力分析完成后，我们可以查看结果并进行后处理。
ABAQUS热分析
实用精品课件PPT
10
材料热性质定义
•材料的热性质在inp 中的 *MATERIAL 关键字定义
材料热性质定义
*MATERIAL,NAME=MATERIAL-1 *CONDUCTIVITY 1.0 *DENSITY 1.0 *SPECIFIC HEAT 1.0
比热：*SPECIFIC HEAT, --比热可以定义为随温度与场变量变化 --大多数材料的比热随温度平稳变化
•该单元可以在 ABAQUS/Explicit 中使用
实用精品课件PPT
12
热传导单元定义
•壳单元
•一阶和二阶插值用于轴对称单元(DSAX1,DSAX2)和三维（DS3， DS4，DS6，DS8）应用的壳单元包含有单元库中。壳单元用于 模拟承受热载荷的薄壁结构如: 压力容器，管道系统和金属片元 件等。
-- 预设场变量相关的材料性质不会涉及非线性，ABAQUS 使用 简单的插值方法确定材料性质。例如:
*CONDUCTIVITY,DEPENDENCIES=1 设置包括的预设场变量数量
63.0,20,160
70.5,200,200 … 温度 场变量
*INITIAL CONDITIOINS,TYPE=FIELD,VAR=1
单元命名规则:
几何，3D单元
DC3D20
节点数
连续体continuum
扩散diffusion
-- 这些单元节点的基本变量（自由度）是温度标量 ABAQUS中用自由度11表示温 度。 节点温度输出变量为 NT11.
•点单元
•热容单元 HEATCAP 模拟在一点的集中热容
•热容可以是温度或场变量的函数
-- 单元在每个壳节点的厚度方向的多个点上提供了温度自由度，这样温度不仅随着壳 的参考平面变化，也随厚度方向变化。
基于ABAQUS软件的热传导问题分析
基于ABAQUS软件的热传导问题分析摘要：ABAQUS是一款功能强大的有限元分析软件，尤其在处理非线性问题上具有较大的优势。
利用热传导问题的算例，介绍了ABAQUS软件热传导分析各步骤模块。
通过算例中钢板和施热介质接触传热时的温度分布云图以及温度随时间变化曲线，了解了ABAQUS软件强大的分析及处理的功能。
同时，为进一步利用ABAQUS软件进行非线性问题分析做好了理论上的铺垫工作。
关键词：ABAQUS 热传导有限元分析数值模拟中图分类号：V231.1+3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（a）-0135-02ABAQUS是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。
作为通用的模拟工具，ABAQUS除了能解决大量结构（应力/位移）问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析及压电介质分析[1-2]。
但是ABAQUS在中国的普及程度远远不如同类CAE软件ANSYS，不仅国内翻译的中文图书较少，而且上机操作基本要按ABAQUS所提供的手册进行，尤其对于热分析领域问题的介绍就更不多见。
热分析是用于计算一个系统或部件的温度分布及其他热物理参数，如热量的获取或损失、热梯度、热流密度等。
ABAQUS热分析的传热方式有热传导、热对流、热辐射3种[3-4]。
文章基于某钢板在加热炉中接触加热的案例对ABAQUS在热传导问题上进行分析研究。
1 ABAQUS热传导类型和关键问题温度差是传热的基本条件。
热总是由高温传向低温。
根据传热过程中温度是否随时间变化，传热可分为两种热态，即稳态传热和非稳态传热。
ABAQUS热传导模块与之对应也分为稳态和瞬态两种。
稳态代表物体各处温度不随时间变化的传热过程；瞬态代表吸收或放出热能使温度随时间发生变化的传热过程[5]。
热传导分析过程中需要考虑到很多条件及相关参数的设定，这些都是做热传导分析的关键问题[6]。
abaqus热分析
热分析:
1977年在日本京都召开的国际热分析协会(ICTA, International Conference on Thermal Analysis)第七次会议对热分析进行了如下定义：热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度之间关系的一类技术。
最常用的热分析方法有：差(示)热分析(DTA)、热重量法(TG)、导数热重量法(DTG)、差示扫描量热法(DSC)、热机械分析(TMA)和动态热机械分析(DMA)等。
热分析技术在物理、化学、化工、冶金、地质、建材、燃料、轻纺、食品、生物等领域得到广泛应用。
abaqus热分析:
首先在三维软件里面建立相应的几何模型，可以根据实际情况建立给这个几何模型赋予相应的材料书属性，赋完材料和属性之后几何模型会相应的改变颜色，呈现绿色。
需要注意的是，材料的属性中需要包含杨氏模型，泊松比还有热膨胀系数，如果有相应的试验值，最好能够填上试验值。
建立载荷步，类型选择为静态（static）和通用（general）
之后进入load模块进行边界条件的设置，如图所示约束住模型的上边缘的所有自由度
之后还是在这个模块进行预定义场的设置，将初始温度改成室温20℃
为了实现温度的变化情况，我们需要点击第3步中建立的载荷步，点击modified，然后将该载荷步下的温度改为120℃
在mesh模块进行网格划分，采用结构化的四边形网格，划分完网格之后就可以进行分析了
进入到job模块，直接submit我们的工作文件，等到status 显示complete就表示分为完成了，我们可以直接点击submit下方的result或者进入visualization这个模块进行后处理的观察。
这样我们就完成了平板升温时的变形情况。
abaqus热分析
ABAQUS 热分析常用概念介绍热传递通过热传导、对流和热辐射三种方式实现。
热传导是热量重系统的一部分传到另一部分或由一个系统传到另一系统的现象。
模型中有两种方式实现，共点网格和接触对。
热阻系数=空气热传导率/空气间隙。
对流是液体或气体中较热部分和较冷部分之间通过循环流动使温度趋于均匀的过程，对流是液体和气体中热传递的特有方式，气体的对流现象比液体明显，对流分为自然对流和强迫对流。
辐射是物体因自身的温度而具有向外发射能量的本领。
热传导分析中的基本物理量·温度Temperature 单位℃·热能Heat energy 单位J·热率Heat rate power 单位J/t or W·热流量Heat Flux = Powerper unit area单位J/t/L2 材料参数介绍1. CONDUCTIVITY 热传导率用于度量热量在材料中流动的难易程度：单位：W/m/℃在热传递分析中，传导率为必需的材料属性。
2. SPECIFIC HEAT 比热用于度量热能在材料中存储的难易程度：单位：J/Kg/℃3. Emissivity辐射率是衡量一个表面有多接近理想黑体的指标（0~1）。
边界条件与载荷介绍边界条件与载荷，在热传导分析中，每个自由度的共轭变量为温度-热率（单位时间的能量流）。
1. 预设的温度*BOUNDARY，包括两种，恒定温度和变化的温度，温度的共轭反作用是热率（热能进入一个已经预设温度值的节点的流通率）。
2. 预设热流量（热率），*CFLUX,节点的集中热流量；*DFLUX，施加在面或体上的分布热流量,*DSFLUX施加在面上的分布热流量。
3. 预设边界层条件最常见的一种边界条件为一个自由表明被紧临的流体加热或降温，关键字*CFILM,施加在节点上；*FILM二维中施加在单元边上，三维中施加在单元面上；*SFILM二维中施加在单元边上；边界层系数h是ABAQUS的一个输入参数，量纲：J/L2*T*θ。
abaqus顺序热力耦合分析流程
abaqus顺序热力耦合分析流程一、啥是abaqus顺序热力耦合。
哎，你知道吗？这abaqus顺序热力耦合呀，就像是一场热与力的双人舞呢。
简单来说，就是把热分析和力分析按照一定的顺序结合起来，就像做菜的时候，先放这个调料再放那个调料一样。
它主要是为了解决那些既涉及到热的变化又有受力情况的问题，比如说发动机在工作的时候，又发热又受力，这个时候顺序热力耦合就可以大显身手啦。
二、前戏准备。
1. 模型建立。
咱得先在abaqus里建立一个合适的模型呀。
这个模型就像是一个小世界，你要把需要分析的东西按照实际情况画出来或者导入进来呢。
比如说你要分析一个金属零件在加热和受力下的情况，那这个零件的形状、尺寸啥的都得准确无误地在模型里体现出来。
这一步可不能马虎，要是模型建错了，后面的分析就全乱套啦，就像盖房子打地基，地基歪了，房子肯定也不结实呀。
2. 材料属性设定。
模型有了，接下来就得告诉abaqus这个模型是啥材料做的啦。
材料的属性可有不少讲究呢，像热导率、比热容、弹性模量、泊松比这些参数都得准确输入。
这就好比你要介绍一个人，得把他的身高、体重、性格特点啥的都说清楚一样。
如果材料属性设定不对，那分析出来的结果肯定是不靠谱的。
三、热分析环节。
1. 边界条件设置。
热分析的时候，边界条件特别重要哦。
这就像是给热传递划一个范围，规定好哪些地方是热的来源，哪些地方是散热的地方。
比如说你要模拟一个物体在烤箱里加热，那烤箱的温度就是一个边界条件，还有物体和外界接触的表面是怎么散热的，这也得设置好。
要是这个没弄对，就好像你想让一个人在特定温度下生活，但是环境温度设置错了，那肯定不行呀。
2. 网格划分。
网格划分就像是把这个热分析的区域分成一个个小格子。
这个格子划分得好不好，直接影响到计算的精度和速度呢。
划分得太粗了，可能会丢失很多细节，结果就不准确；划分得太细了，计算起来又超级慢。
这就需要找到一个平衡，就像穿衣服，不大不小刚刚好才舒服嘛。
ABAQUS热分析
NT12 NT11
-- 壳单元表面下方的温度自由度为11（输出变量为NT11） -- 在正表面的温度自由度为 10+n, n 为壳截面上使用截面点的数量 -- 在单层（均质）壳中，截面点在厚度上均匀分布，默认为5个点 -- 每层壳必须是奇数个截面点，这是由 ABAQUS/standard 在厚度上使用分段抛物线
边界条件与载荷
4. 向环境的辐射 是否需要考虑辐射边界条件
温度越高，辐射现象越强
Te = Room temp (23oC) h = 10W/m2/oC 辐射率=1
Film
Heat flux
Radiation
0
100
200
Surface temperature
边界条件与载荷
5. 自然边界条件 在任何温度下没有给定热流并没有外部热流的表面，默认条件是通过表面q=0, 即没有通过表面的热流： 理想绝热条件 这是自然（无热载荷）边界条件，用于诸如施加对称边界条件的时候，如 外部热源温度 800oC
•该单元可以在 ABAQUS/Explicit 中使用
热传导单元定义 •壳单元
•一阶和二阶插值用于轴对称单元(DSAX1,DSAX2)和三维（DS3， DS4，DS6，DS8）应用的壳单元包含有单元库中。壳单元用于 模拟承受热载荷的薄壁结构如: 压力容器，管道系统和金属片元 件等。
-- 单元在每个壳节点的厚度方向的多个点上提供了温度自由度，这样温度不仅随着壳 的参考平面变化，也随厚度方向变化。
确定温度的分布。
ρcθ& = Q − Iq
密度 比热 温度变化率 外部热量 内部热量
介绍
热传导分析中的基本物理量
-- 温度 Temperature 单位 ℃ -- 热能 Heat à energy 单位 J -- 热率 Heat rate à power 单位 J/t or W -- 热流量 Heat flux = Power per unit area 单位 J/t/L2
abaqus热分析
作为最常用的热分析求解器，abas具有强大的求解功能。
ABAQUS不仅可用于热传导分析，还可用于温度场与其它场的耦合分析1传热2耦合温度位移三。
热电耦合分析4热电耦合结构分析①热分析在热分析中，材料和元素的准确定义尤为重要。
ABAQUS为该分析提供了一个单元（dc3d8）。
在材料定义方面，ABAQUS提供导电率、比热、密度等。
此外，对于某些特殊效果，可以使用以下材料特性：内部加热（仅ABAQUS/标准）和用户定义的本构响应（ABAQUS）/标准）。
此外，ABAQUS还提供了电导率、比热、密度、弹性模量（Ex）、泊松比等定义。
根据热分析的类型，ABAQUS提供了稳态分析、瞬态分析和非线性分析。
ABAQUS提供各种形式的温度指定、热流密度指定、对流边界条件设置、周围环境中辐射的定义以及自然边界条件和初始条件的设置。
对于热分析中的接触问题，ABAQUS提供了一种热“接触”方法，通过界面传热、热相互作用、间隙传热和间隙辐射来模拟接触部位的传热。
②热耦合分析热应力耦合分析是热分析的重要组成部分。
ABAQUS提供了两种热应力耦合分析方法：序贯耦合分析和全耦合分析。
序贯耦合分析是先进行热传导分析，然后利用热传导分析的结果进行热应力分析。
假设温度引起热应力，但应力对温度没有反应。
完全耦合分析考虑了两者之间的相互作用。
在热耦合分析中，ABAQUS为不同类型的热耦合分析提供了特殊的耦合单元，热传导分析前的材料、载荷和边界定义适用于耦合分析。
③ABAUQS踏面制动器的热分析使用ABAQUS耦合温度-位移分析步骤执行完全耦合热分析。
abaqus热应力分析实例_200105
Abaqus热应力分析实例1 说明：本例通过简单的杆状零件，介绍abaqus热分析的基本步骤。
利用abaqus/CAE分析图1所示的杆状零件，四面加热条件下（随时间升温T=20+5t）的温度场，并以该温度为初始条件，分析零部件受力状况。
图1为杆状零件截面的图2传热分析2.1创建part进入part模块，点击创建部件，name输入bar，模型所在空间选择3维，类型选择可变性，shape选择Solid，Type选择Extrusion，Approximate size 输入200，设置如下图，点击Continue，进入二维截面创建，分别输入（25,25）、（-25,-25）两两点，完成草图绘制，Depth（长度）输入500，完成部件的创建，如下图所示。
2.2 创建材料和截面切换到property模块，Density输入7.74e-09，Conductivity（传热率）、Specific Heat （比热）与温度有关，输入如下：2.3点击，弹出Create Section对话框，name输入Section-1，Categeory选择Solid，type选择Homogeneous，点击continue，弹出Edit Section，选择刚创建的材料Steel。
2.4赋予属性点击，选择部件，中键确定，完成材料赋予。
2.5创建分析步创建一个Heat Transfer（热传递）分析步，点击Continue，basic工具栏设置，选择Transient(瞬态分析)，time period设置为100，切换到incrementation,设置如下图。
2.6 热传递与热辐射设置在杆四周面加载一个随时间变化的的温度T=20+5t，切换到interation模块，创建温度曲线，Tools》Amplitude》create，name输入Amp-1，Type选择Tabular，列表设置如下左图。
点击，分析步选择step-1，选择surface file condition，点击continue，film coefficient 设置为0.4，Sink temperature 为1，Sink amplitude 选择上述创建的温度曲线。
abaqus顺序热力耦合分析流程
abaqus顺序热力耦合分析流程1.首先，定义和建立模型参数。
首先打开ABAQUS软件，选择热力耦合分析。
First, define and establish model parameters. First open the ABAQUS software and select a thermal coupling analysis.2.然后，创建几何模型。
该几何模型是需要进行热力耦合分析的对象的实际几何形状。
Then create a geometric model. The geometric model is the actual geometric shape of the object that needs to be thermally coupled analyzed.3.接着，应用边界条件。
这些条件包括温度、压力、约束等，对模型进行准确的描述。
Then apply boundary conditions. These conditions include temperature, pressure, constraints, etc., to accurately describe the model.4.接下来，定义材料属性。
材料的导热系数、比热容等属性需要在模型中进行定义。
Next, define material properties. Thethermal conductivity, specific heat and other properties ofthe material need to be defined in the model.5.随后，划分网格。
将几何模型划分为有限单元，以便于进行数值计算。
Then mesh the model. Divide the geometric model into finite elements for numerical calculations.6.然后，定义热加载。
ABAQUS热分析
h *FILM 二维情况下施加在单边上,三维情况下施加在单元面上 *FILM ELSET, F3., 450, 2.3E-3 温度 *SFILM 二维情况下施加在面上
h
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/view/d16dff05cc17552707220897?pn=2&vw=all&ssid=&from=&bd_page_type=1&uid=806880DB5C59C1... 2013-10-9
/view/d16dff05cc17552707220897?pn=2&vw=all&ssid=&from=&bd_page_type=1&uid=806880DB5C59C1... 2013-10-9-Boltzmann常数和绝对零度 *PHYSICAL CONSTANTS, ABSOLUTE ZERO = -273.16 STEFAN BOLTZMANN = 5.6697E-8 边界条件与载荷 4. 向环境的辐射 辐射率 emissivity 是衡量一个表面有多接近理想黑体的指标
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NT13 NT12 NT11
n
-- 壳单元表面下方的温度自由度为11(输出变量为NT11) -- 在正表面的温度自由度为 10+n, n 为壳截面上使用截面点的数量 -- 在单层(均质)壳 中,截面点在厚度上均匀分布,默认为5个点 -- 每层壳必须是奇数个截面点,这是由 ABAQUS/standard 在厚度上使用分段抛物线 型插值方法决 定的.6页
的. 热传导分析中,这对共轭变量是 温度 --- 热率(单位时间的能量流) 默认情况下温度是未知的,热率是已知的 -- 已知的热率 = 0, 相当于绝 热边界条件; -- 没有外部的能量流进或流出节点. ABAQUS 中的几种热边界条件和热载荷 1. 在某些节点上预设温度, *BOUNDARY, 自由度1 1 2. 在某些点上或者某些表面上或者体积内预设热率 q *CFLUX, *DFLUX, *DSFLUX 3. 在某些点上或者某些表面上的边界层(薄膜)条件 *C FILM, *FILM 和 *SFILM 4. 在某些点上或者某些表面上的辐射条件 *CRADIATE, *RADIATE, 和 *SRADIATE 5. 自然边界条件(默认)
Abaqus在热分析中的应用
Abaqus在热分析中的应用1.前言热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，如热量的获取或损失、热梯度、热流密度等。
热分析在许多工程应用中扮演重要角色，如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统等。
Abaqus热分析类型包括稳态传热和瞬态传热，传热方式有热传导，热对流，热辐射三种。
2.问题描述分析电饭煲内的米饭在加热完成后放置6个小时，锅体及米饭的最终温度。
以一套双层锅体双层锅盖的电饭煲的设计为例说明Abaqus/Standard在热分析中的应用。
3.计算模型3.1.有限元模型建立网格划分在Hypermesh中完成，注意网格尺寸，以保证合适的单元数目保证计算时间和计算精度。
有限元模型主要包含以下几个部分：内层锅体、外层锅体、锅底、内层锅盖、外层锅盖、米饭、内外层锅体之间的空气、内外层锅盖之间的空气以及米饭和内层锅盖之间的空气，见图1。
模型中多个接触区域采用了共点划分，如：米饭和锅体之间、米饭和空气之间、空气和锅盖之间，这些地方采用共点的方式来实现他们之间的热传导，在不影响计算结果的情况下大大节省了设模型的时间，也使模型简单化。
图1 有限元模型（剖视图）3.2.材料模型中所用材料参数包含：密度、比热、热传导率和发射率。
3.3.传热方式和加载3.3.1 传热方式：热传递是通过热传导、对流和热辐射三种方式来实现。
在实际的传热过程中，这三种方式往往是伴随着进行的。
模型中通过多种设置实现这三种热传递方式。
传导—热量从系统的一部分传到另一部分或由一个系统传到另一系统的现象叫做热传导，热传导是固体中热传递的主要方式。
模型中通过两种方式来实现热传导。
1）共点网格：模型中除了锅盖和锅体之间的接触外其他的的接触部位假设完全接触，而在接触表面不存在热阻，通过共点来实现模拟。
2）接触对：锅盖与锅体之间的接触部分通过添加接触对来模拟二者之间的热传导，假设二者之间存在0.1mm的空气间隙，通过计算得到热阻系数。
热阻系数=空气热传导率/空气间隙对流—液体或气体中较热部分和较冷部分之间通过循环流动使温度趋于均匀的过程，对流是液体和气体中热传递的特有方式，气体的对流现象比液体明显，对流可分自然对流和强迫对流两种。
abaqus热分析
Abaqus：ABAQUS 是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。
ABAQUS 包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。
并拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料，作为通用的模拟工具，ABAQUS 除了能解决大量结构（应力/ 位移）问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析（流体渗透/ 应力耦合分析）及压电介质分析。
模块：ABAQUS/əba:kjus/有两个主求解器模块—ABAQUS/Standard 和ABAQUS/Explicit。
ABAQUS 还包含一个全面支持求解器的图形用户界面，即人机交互前后处理模块—ABAQUS/CAE。
ABAQUS 对某些特殊问题还提供了专用模块来加以解决。
ABAQUS 被广泛地认为是功能最强的有限元软件，可以分析复杂的固体力学结构力学系统，特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。
ABAQUS 不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析，同时还可以做系统级的分析和研究。
ABAQUS 的系统级分析的特点相对于其他的分析软件来说是独一无二的。
由于ABAQUS 优秀的分析能力和模拟复杂系统的可靠性使得ABAQUS被各国的工业和研究中所广泛的采用。
ABAQUS 产品在大量的高科技产品研究中都发挥着巨大的作用。
功能：静态应力/位移分析：包括线性，材料和几何非线性，以及结构断裂分析等动态分析粘弹性/粘塑性响应分析：粘塑性材料结构的响应分析热传导分析：传导，辐射和对流的瞬态或稳态分析质量扩散分析：静水压力造成的质量扩散和渗流分析等耦合分析：热/力耦合，热/电耦合，压/电耦合，流/力耦合，声/力耦合等非线性动态应力/位移分析：可以模拟各种随时间变化的大位移、接触分析等瞬态温度/位移耦合分析：解决力学和热响应及其耦合问题准静态分析：应用显式积分方法求解静态和冲压等准静态问题退火成型过程分析：可以对材料退火热处理过程进行模拟海洋工程结构分析：对海洋工程的特殊载荷如流载荷、浮力、惯性力等进行模拟对海洋工程的特殊结构如锚链、管道、电缆等进行模拟对海洋工程的特殊的连接，如土壤/管柱连接、锚链/海床摩擦、管道/管道相对滑动等进行模拟水下冲击分析：对冲击载荷作用下的水下结构进行分析柔体多体动力学分析：对机构的运动情况进行分析，并和有限元功能结合进行结构和机械的耦合分析，并可以考虑机构运动中的接触和摩擦疲劳分析：根据结构和材料的受载情况统计进行生存力分析和疲劳寿命预估设计灵敏度分析：对结构参数进行灵敏度分析并据此进行结构的优化设计软件除具有上述常规和特殊的分析功能外，在材料模型，单元，载荷、约束及连接等方面也功能强大并各具特点：材料模型：定义了多种材料本构关系及失效准则模型，包括：弹性：线弹性，可以定义材料的模量、泊松比等弹性特性正交各向异性，具有多种典型失效理论，用于复合材料结构分析多孔结构弹性，用于模拟土壤和可挤压泡沫的弹性行为亚弹性，可以考虑应变对模量的影响超弹性，可以模拟橡胶类材料的大应变影响粘弹性，时域和频域的粘弹性材料模型塑性：金属塑性，符合Mises屈服准则的各向同性和遵循Hill准则的各向异性塑性模型铸铁塑性，拉伸为Rankine屈服准则，压缩为Mises屈服准则蠕变，考虑时间硬化和应变硬化定律的各向同性和各向异性蠕变模型扩展的Druker-Prager模型，适合于沙土等粒状材料的不相关流动的模拟Capped Drucker-Prager模型，适合于地质、隧道挖掘等领域Cam-Clay模型，适合于粘土类土壤材料的模拟Mohr-Coulomb模型，这种模型与Capped Druker-Prager 模型类似，但可以考虑不光滑小表面情况泡沫材料模型，可以模拟高度挤压材料，可应用于消费品包装、及车辆安全装置等领域混凝土材料模型，这种模型包含了混凝土弹塑性破坏理论渗透性材料模型，提供了依赖于孔隙比率、饱和度和流速的各向同性和各向异性材料的渗透性模型。
ABAQUSANSYS热分析
ABAQUS/ANSYS 热分析引言热分析是工程领域中重要的分析方法之一。
它用于研究材料和系统在温度变化下的行为和性能。
ABAQUS和ANSYS是流行的有限元分析软件，它们具有强大的热分析功能。
本文将介绍ABAQUS和ANSYS在热分析领域的应用和功能。
ABAQUS热分析热分析基础知识在进行ABAQUS热分析之前，我们首先需要了解一些热分析的基础知识。
热分析涉及温度场、热传导、热辐射和热对流等概念。
ABAQUS提供了丰富的热分析元素和材料模型，可以模拟各种热力学问题。
模型建立在进行ABAQUS热分析之前，我们需要建立模型。
ABAQUS提供了几种建模方式，包括几何建模、CAD导入和脚本建模等。
我们可以根据实际需要选择合适的建模方式，并定义材料属性、边界条件和加载情况。
热边界条件在进行ABAQUS热分析时，我们需要定义适当的热边界条件。
热边界条件包括固定温度、热通量和对流等。
我们可以在模型中定义这些边界条件，以便研究材料在不同温度下的响应和性能。
热材料模型ABAQUS提供了丰富的热材料模型，可以模拟不同类型的材料在热载荷下的行为。
常用的热材料模型包括导热材料、热膨胀材料和热收缩材料等。
我们可以选择适当的热材料模型，并根据实际需要进行参数设定。
热分析求解在完成模型建立和边界条件设定后，我们可以进行热分析的求解。
ABAQUS提供了多种热分析求解器，包括显式和隐式求解器。
我们可以根据具体问题的求解要求选择合适的求解器，并进行求解设置。
求解过程中，ABAQUS将计算模型在不同时间步骤下的温度场分布和热流量分布等信息。
ANSYS热分析热分析基础知识在进行ANSYS热分析之前，我们也需要了解一些热分析的基础知识。
ANSYS 提供了丰富的热分析功能，包括热传导、热辐射和热对流等。
我们可以根据具体问题的需求选择合适的分析方法和模型。
模型建立在进行ANSYS热分析之前，我们同样需要建立模型。
ANSYS提供了多种建模方式，包括几何建模、CAD导入和脚本建模等。
基于ABAQUS的热应力分析
基于ABAQUS的热应力分析热应力分析是一种用于研究物体在温度变化下产生的应力变化的方法。
在工程设计中，热应力分析可以用于评估零件或结构在温度变化下的稳定性和可靠性。
ABAQUS是一种常用的有限元分析软件，可以用于进行热应力分析。
在ABAQUS中进行热应力分析的基本步骤如下：1.定义几何模型：首先需要根据实际情况创建一个几何模型。
可以通过ABAQUS中的几何建模工具创建几何体，也可以导入已有的CAD模型。
2.定义材料特性：接下来需要定义材料的热物性参数。
ABAQUS提供了多种材料模型，可以根据实际情况选择合适的模型。
在热应力分析中，需要定义材料的热导率和热膨胀系数等参数。
3.定义温度加载：在热应力分析中，温度加载是一个非常重要的因素。
可以通过定义恒定温度、温度梯度或温度函数等方式对模型进行加热或冷却。
ABAQUS提供了丰富的温度加载选项，可以根据具体需求进行配置。
4.定义边界条件：根据实际情况，在模型中定义边界条件。
这些边界条件可以包括约束条件、固定支撑点和力加载等。
在热应力分析中，边界条件可以用于约束模型的自由度，以及模拟外部力的作用。
5.网格划分：在进行有限元分析之前，需要对几何模型进行网格划分。
网格划分的精度和质量将直接影响到分析结果的准确性。
ABAQUS提供了多种网格划分工具，可以根据具体需求选择合适的方法。
6.定义分析步：根据实际情况，定义热应力分析的时间步长和总时长。
ABAQUS提供了多种分析步选项，可以根据具体需求进行配置。
在热应力分析中，需要考虑热传导和热膨胀的时间尺度。
7.运行分析：完成模型设置后，可以运行热应力分析。
ABAQUS将根据设定的边界条件、材料特性和加载条件对模型进行求解，得到温度分布和应力分布等结果。
8.结果分析：分析完成后，可以使用ABAQUS提供的后处理工具对结果进行可视化和分析。
可以绘制温度云图、应力云图、应变云图等等，以便更好地理解模型的行为。
总结：通过上述步骤，可以使用ABAQUS进行热应力分析。
abaqus热分析
abaqus热分析尽管Abaqus最常用于力学分析，但也能用于其他许多分析，热分析也是其中一种。
在此文中，我将展示如何使用Abaqus进行热分析。
例例如，我一直想知道的烘烤自制蛋糕的传热问题。
用金属器皿烘焙巧克力饼，效果很好。
但是，当切换到另一个不适合金属锅的烤箱时，只能改用陶瓷器皿。
不幸的是，这种方法效果不佳：即使增加了烘烤时间，锅底糊了表面未熟的情况不止一次。
我一直怀疑陶瓷器皿是造成此问题的原因，毕竟钢和陶瓷的材料特性完全不同。
为了增进对此问题的了解，我决定用ABAQUS来寻求答案。
几何与应力分析一样，我们需要定义几何形状。
尽管我实际的蛋糕锅是矩形的，但我不希望圆形锅中的结果有太大差异，而使用轴对称假设时，运行时间会少得多。
因此，请记住，模型应尽可能简单（但不要更简单），使用图1所示的轴对称几何形状。
器皿和蛋糕是分开的两部分。
该模型使用常规的SI单位（m，kg等）。
网格：单元类型网格划分也类似于应力分析的网格划分，因此首先要对零件进行种子设定，然后进行网格划分。
主要区别在于所使用的单元类型：我们将使用传热族的单元。
它们具有单一的温度自由度，而不是位移自由度。
材料特性控制热分析的方程式为：这里ρ是密度，c是比热，T是温度，t是时间，k是热导率，x是位置。
因此，需要定义材料的密度，比热和热导率，而不需要机械刚度。
对于钢和陶瓷，可在网上发现或多或少的合理参数。
正如我所期望的那样，陶瓷的热性能参数并不容易获得。
实际上，有关模拟面包，纸杯蛋糕等的烘焙的数据比我预期的要多，因此我决定使用纸杯蛋糕/黄蛋糕的参数。
当然，这并不是完全准确的，但是可能足够了，请记住，当前我们的主要目的是更好地解释我们的疑惑，不计算确切值。
abaqus热分析
ABAQUS作为最常用的求解器，具有强大的仿真功能和热分析求解能力。
ABAQUS 不仅可以用于热传导分析，还可以用于温度场和其他领域的耦合分析1.传热2.耦合温度位移3.耦合热电分析4.耦合热电结构分析①导热分析对于热分析，准确定义材料和元素尤为重要。
ABAQUS为此分析提供了一个单位（dc3d8）。
在材料定义方面，ABAQUS提供电导率，比热，密度等。
此外，对于某些特殊效果，可以使用以下材料属性：内部发热（仅ABAQUS /标准）和用户定义的本构响应（ABAQUS）/标准）。
此外，ABAQUS提供了电导率，比热，密度，弹性模量（Ex），泊松比等的定义。
根据热分析的类型，ABAQUS提供稳态分析，瞬态分析和非线性分析。
ABAQUS提供各种形式的温度指定，热通量指定，对流边界条件设置，对周围环境的辐射的定义以及自然边界条件和初始条件的设置。
对于热分析中的接触问题，ABAQUS提供了一种热“接触”方式，它通过界面传热，热相互作用，间隙传热和间隙辐射来模拟接触位置的传热。
②热耦合分析热应力耦合分析是热分析必不可少的部分。
ABAQUS提供了两种方法进行热应力耦合分析，顺序耦合分析和完全耦合分析。
顺序耦合分析是先进行热传导分析，然后使用热传导分析的结果进行热应力分析。
假定温度会导致热应力，但是应力对温度没有响应。
完整的耦合分析考虑了两者之间的相互反应。
在热耦合分析中，ABAQUS为不同类型的热耦合分析提供了特殊的耦合元素，并且热传导分析前面的材料，载荷和边界的定义适用于耦合分析。
③ABAUQS胎面制动的热分析使用ABAQUS耦合温度位移分析步骤执行完全耦合热分析。
Abaqus热分析中对流系数的定义
Abaqus热分析中对流系数的定义
随着有限元技术的不断发展，有限元被运⽤于更多的⾏业。
利Abaqus进⾏热分析对⼯业⽣产有很⼤的指导意义，然⽽，⽆论是进⾏单纯的传热分析还是完全的热-⼒耦合分析，对流边界条件往往必不可少。
因此，下⾯简单介绍⼀下Abaqus中对流边界条件的定义。
通过临近流体加热或冷却的⾃由表⾯为对流边界，它会通过边界和周围环境间的温差丢失或获取热能。
q=-h(θ-θ∞)其中h为对流系数。
在Abaqus中对流条件可以施加在点上也可以施加在表⾯上，如图：
对流边界中的对流系数h尤为重要，其单位为，传热分析的结果强烈依赖于对流系数的值，h通常要通过实验进⾏确定。
Abaqus⽀持线性的对流系数和与温度相关的⾮线性的对流系数的输⼊。
下⾯将以表⾯对流系数为例说明Abaqus线性与⾮线性对流系数定义的⽅法。
①线性对流系数的定义
例：发动机排⽓管，⾼温废⽓在管道的内表⾯发⽣对流。
--确定的对流系数的输⼊
--线性变化的对流系数的输⼊
Abaqus中通过定义幅值曲线，实现线性变化的对流系数的输⼊
②与温度相关的⾮线性的对流系数的输⼊
Abaqus⽀持以h=h（θ）（θ为表⾯温度）的形式进⾏对流系数的定义。
q
例：定义如图所⽰对流边界的随温度变化的对流系数的定义。
这⾥只是以两个简单的例⼦说明了⼀下Abaqus定义对流系数的⽅法。
Abaqus提供的⽅法，⼏乎可以实现所有类型对流系数的定义。
在实际进⾏热分析时，应该根据实际情况选择合适的⽅法，来提⾼计算精度。
点施加对流系数的⽅法与⾯相同，这⾥不再重复。
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热传导单元定义
•连续单元：ABAQUS 中连续扩散热传导单元库包括: •一阶（线性）插值单元 •二阶（抛物线）单元 •用于一维，二维，轴对称和三维应用
单元命名规则:
几何，3D单元
DC3D20
节点数
连续体continuum
扩散diffusion
-- 这些单元节点的基本变量（自由度）是温度标量 ABAQUS中用自由度11表示温 度。 节点温度输出变量为 NT11.
型插值方法决定的。
热传导单元定义 •复合材料壳单元
多层复合材料热壳可以被构建 每一层可以是不同厚度，不同主 方向的不同材料组成
t4 材料1 t3 材料1 t2 材料1 t1 材料1
材料特性在 *SHELL SECTION 中定义:
*SHELL SECTION,COMPOSITE LAYER1的厚度， 温度自由度数量(截面点数)， 材料名，材料方向参考的 orientation 名称 LAYER2的厚度， 温度自由度数量(截面点数)， 材料名，材料方向参考的 orientation 名称 LAYER3的厚度， 温度自由度数量(截面点数)， 材料名，材料方向参考的 orientation 名称
ABAQUS 中的几种热边界条件和热载荷 1. 在某些节点上预设温度， *BOUNDARY， 自由度11 2. 在某些点上或者某些表面上或者体积内预设热率 q *CFLUX, *DFLUX, *DSFLUX 3. 在某些点上或者某些表面上的边界层（薄膜）条件 *CFILM, *FILM 和 *SFILM 4. 在某些点上或者某些表面上的辐射条件 *CRADIATE, *RADIATE, 和 *SRADIATE 5. 自然边界条件(默认)
ABAQUS 专题教程
——热传导和热应力分析
第一讲：固体热传导介绍
概述 • 介绍 • 分析过程 • 材料热性质 • ABAQUS/Standard 中的热传导单元库 • 边界条件和载荷 • 稳态分析 • 瞬态分析 • 非线性分析
介绍
-- ABAQUS 主要是用来进行 ‘应力分析’ 的软件 -- 但ABAQUS 也有一个重要的特性：就是可以求解规模大的、复杂 的和多组件模型的热传导问题。
-- 单元在每个壳节点的厚度方向的多个点上提供了温度自由度，这样温度不仅随着壳 的参考平面变化，也随厚度方向变化。
NT13 n
NT12 NT11
-- 壳单元表面下方的温度自由度为11（输出变量为NT11） -- 在正表面的温度自由度为 10+n, n 为壳截面上使用截面点的数量 -- 在单层（均质）壳中，截面点在厚度上均匀分布，默认为5个点 -- 每层壳必须是奇数个截面点，这是由 ABAQUS/standard 在厚度上使用分段抛物线
设置包括的预设场变量数量 63.0,20,160 70.5,200,200 … 温度 场变量 *INITIAL CONDITIOINS,TYPE=FIELD,VAR=1 NALL,160 … *STEP … *FIELD,VARIABLE=1,AMPLITUDE=TIMEVAR NALL,180 … *END STEP
t 1
变化的温度
温度的共轭反作用是 热率（热能进入一个已经预设温度值的节点的流通率） 输出变量: RFLn
边界条件与载荷
2. 预设的热流量（热率）
节点的集中热流量(与自由度11共轭)通过关键字 *CFLUX 施加
*CFLUX， AMP= amp-1 FNODE， 11， 30
热率参考值
输入可以参考一个 AMPLITUDE 曲线，使得输入的热率可以随时间变化。输出 变量 CFLn 可以反映节点 *CFLUX 的当前值。
-- ‘热传导率‘ k , 衡量物质中热量流动的能力 单位 J/T/L/℃:
热流量正比于热传导率和温度梯度:
q k T x
Ta
Q A Tb
L
Q qA kATb Ta L
介绍
-- 比热 ，衡量物质储存热的能力 单位： J/M/℃
Qt Vc
时间增量
温度增量
比热
-- 一维热传导公式
…
•多层复合材料热壳的默认截面点数量为 3 •所有层的单层截面点数量必须相等
边界条件与载荷
边界条件
应力分析中，每个自由度都有一对共轭变量： 位移 -- 作用或反作用力 默认情况下位移是未知的，力是已知的。
热传导分析中，这对共轭变量是 温度 --- 热率(单位时间的能量流) 默认情况下温度是未知的，热率是已知的 -- 已知的热率 = 0， 相当于绝热边界条件； -- 没有外部的能量流进或流出节点。
边界条件与载荷
4. 向环境的辐射 是否需要考虑辐射边界条件
温度越高，辐射现象越强
Te = Room temp (23oC) h = 10W/m2/oC 辐射率=1
材料热性质定义
•材料的热性质在inp 中的 *MATERIAL 关键字定义
材料热性质定义
*MATERIAL,NAME=MATERIAL-1 *CONDUCTIVITY 1.0 *DENSITY 1.0 *SPECIFIC HEAT 1.0
比热：*SPECIFIC HEAT, --比热可以定义为随温度与场变量变化 --大多数材料的比热随温度平稳变化
密度：*DENSITY, --密度可以定义为随温度与场变量变化
热传导率：*CONDUCTIVITY，可以定义各向同性（默认）或各 向异性(正交或完全)用 TYPE 参数： *CONDUCTIVITY,TYPE=ISO|ORTHO|ANISO -- 热传导率可以是温度的函数，这样就成了一个非线性问题。 -- 热传导率也可以是任意数量预设的场变量的函数 -- 预设场变量相关的材料性质不会涉及非线性，ABAQUS 使用 简单的插值方法确定材料性质。例如: *CONDUCTIVITY,DEPENDENCIES=1
—— 热传导求解能力是从求解热应力问题中发展出来的
介绍
ABAQUS 中的热传导特性 -- 稳态响应 -- 瞬态响应 ， 包括自适应时间步长 -- 全套热传导边界条件 -- 材料属性（和载荷）可以是温度相关 -- 热“接触”允许在“接触表面”有热流动 -- 可以方便的将温度场导入热应力分析中 -- 特性 •潜热项（由相变产生） •强制对流 •应力-热传导耦合分析功能 •热传导壳单元(沿厚度方向温度梯度) •空腔辐射(加热炉升温)功能
边界条件与载荷
4. 向环境的辐射
辐射率 emissivity 是衡量一个表面有多接近理想黑体的指标
一些常用材料的辐射率： Commercial aluminum sheet: 0.09 Heavily oxidized aluminum sheet: 0.2 Polished gold: 0.02 Rusted iron plate: 0.6 Polished iron plate: 0.07 Turned, heated cast iron: 0.44 Type 301 stainless steel: 0.58 Red brick: 0.93 Black shiny lacquer on iron: 0.88 White vamish: 0.09 Water: 0.95
温度 h
*SFILM 二维情况下施加在面上
*FILM SURSET， F.， 450， 2.3E-3
温度 h
边界条件与载荷
4. 向环境的辐射
热传导中的另一种边界条件是黑体辐射 q = -A(T4 – Te4)
*CRADIATE 施加在节点上
*CRADIATE NODESET， 100.， 450， 0.1
h是温度的函数
q
流体，温度
Film, coefficient h
边界条件与载荷
3. 边界层(薄膜)条件
*CFILM 施加在节点上
*CFILM NODESET， 100.， 450， 2.3E-3
面积 温度 h
*FILM 二维情况下施加在单边上，三维情况下施加在单元面上
*FILM ELSET， F3.， 450， 2.3E-3
边界条件与载荷
1. 预设的温度
温度值不变:
*BOUNDARY TNODE， 11，
节点集
第一个 自由度
11，
最后个 自由度
500
温度
变化的温度:
*BOUNDARY, AMPLITUDE = amp-1 TNODE， 11， 11， 500
温度幅值
T
1
500
温度受幅值曲线 amp-1控制
t
0
1
0
幅值曲线
c
t
k
2
x2
1
tFra bibliotek 2
x 2
k c
热扩散率
介绍 -- 类比
Stress
u
I TdV
V
D
T DdV
V
Heat
q
I T qdV
V
K
T KdV
V
分析过程
•在 ABAQUS/Standard 中，热传导分析的执行是通过将几何体离散 成扩散热传导单元，并且使用 *HEAT TRANSFER 过程选项
确定温度的分布。
c Q Iq
密度 比热 温度变化率 外部热量 内部热量
介绍
热传导分析中的基本物理量
-- 温度 Temperature 单位 ℃ -- 热能 Heat energy 单位 J -- 热率 Heat rate power 单位 J/t or W -- 热流量 Heat flux = Power per unit area 单位 J/t/L2
热传导的结果严重依赖这个参数 典型的，h 是流体雷诺数和流通温度的函数，但也与表面状况如粗糙 度，脏污和方位强相关，因此很难去特征化。 通常，需要用试验校准的方式来确定 h 的取值。