基于ABAQUS的热应力分析
ABAQUS热应力分析实例详解
热应力分析实例详解学习要点通过实例分析，学习如何进行热应力分析，并掌握ABAQUS/CAE 的以下功能：1）在Material 功能模块中，定义线胀系数；2）在Load 功能模块中，使用预定义场（predefined field）来定义温度场；实例1：带孔平板的热应力分析定义材料属性——Property Property——Material——Edit——steelMechanical——Elastic, 输入弹性模量和泊松比定义材料属性——Property Property——Material——Edit——steelMechanical——Expansion, 输入线胀系数定义边界条件——Load定义边界条件——Load定义边界条件——Load固支边界条件使用预定义场定义初始温度Load——PredefinedField Manager使用预定义场使模型温度升高至120℃网格划分——Mesh结果分析——Visualization小结在ABAQUS中进行热应力分析的基本步骤：⏹定义线胀系数⏹定义初始温度场⏹定义分析步中的温度场实例2：法兰盘感应淬火的残余应力场模拟问题描述：◆表面感应淬火是一种工程中常用的热处理工艺，其原理是使用感应器来对工件的局部进行加热，然后迅速冷却，从而使工件表面产生残余压应力，抵消工作载荷所产生的一部分拉应力。
◆表面感应淬火可显著提高工件弯曲疲劳抗力和扭转疲劳抗力，工件表面产生的马氏体具有良好的耐磨性。
实例2：法兰盘感应淬火的残余应力场模拟 本例中的法兰盘经淬火后，由试验测得法拉盘的内圆角表面残余压应力约为-420MPa。
法拉盘的一端固定，另一端的整个端面受向下的面载荷p=100MPa，法拉盘内孔直径为24mm，材料的弹性模量为210000MPa，泊松比为0.3，线胀系数为1.35e-5/ ℃。
要求：模拟分析感应淬火所产生的残余应力场，并分析此残余应力场在缓和应力集中方面所起的作用。
基于ABAQUS对手机USB的热应力仿真分析
基于ABAQUS对手机USB的热应力仿真分析发布时间：2023-03-01T07:06:53.735Z 来源：《科技新时代》2022年第19期作者：叶玮[导读] 手机产品中USB插座贴片时发生中间焊脚上翘假焊现象，通过ABAQUS对USB进行热叶玮维沃移动通信有限公司广东东莞 523000[摘要]手机产品中USB插座贴片时发生中间焊脚上翘假焊现象，通过ABAQUS对USB进行热应力仿真建模分析，确认假焊产生原因为USB内部的密封硅胶热膨胀系数过大造成USB翘曲变形，从而造成假焊。
针对USB热应力产生的假焊现象进一步进行方案仿真分析提出了改善建议。
[关键词]手机产品；USB；热应力；ABAQUS；仿真分析；前言：USB 是一个外部串行总线的技术标准，是一种广泛应用于手机和其他移动电话设备及其周边的总线接口技术[1]。
手机USB接口端子作为数据传输和充电功能是手机一个常规的元器件，在贴片时需要进行从常温到高温的过炉工艺，常发生焊脚假焊翘曲现象，导致手机电源线或数据线插入USB接口端子接触不良。
为了研究手机USB的假焊现象，采用ABAQUS对USB进行热应力仿真，找出失效原因，并对比不同的方案，为改善假焊现象提供理论依据。
1、简述ABAQUSABAQUS是一款强大的有限元分析软件，不仅能进行有静态和准静态的分析、瞬态分析、流体、声学、疲劳分析而且可以进行热应力分析以及热固藕合分析[2]。
ABAQUS在机械、电子产品设计中得到了广泛地应用，在热应力分析中具有多种分析类型：非耦合传热分析、顺序耦合热应力分析、完全耦合热应力分析、绝热分析、热电耦合分析、空腔辐射等。
本文运用ABAQUS对手机的USB接口端子进行热应力仿真，尝试运用ABAQUS解决USB接口端子贴片时发生的焊脚上翘假焊现象。
2、基于ABAQUS手机USB热应力的仿真分析2.1仿真模型设置采用ABAQUS耦合温度位移稳态分析（Coupledtemp-displacemen t）对手机USB进行热应力仿真分析。
基于Abaqus的O形橡胶密封圈热应力分析
卢＝ａ （ ３ Ａ ＋ ２ Ｇ ）
２ 有 限 元 分 析
随 着 计 算 机 的 发 展 及 有 限元 分 析 软 件 （ 如
Ａ ｂ ａ ｑ ｕ ｓ 和Ａ ｎ ｓ ｙ ｓ ）的 开发 ，对 轮 胎 和橡 胶 制 品进
行 了越 来越 深入 的研 究 ；但 由于橡 胶 材料 的非 线 性 、几何 非线性 和边界 条件非线性 ，增加 了仿真模 拟难 度 。在此 ，以轮胎 和橡 胶制 品研 究 中常 用 的 Ｍｏ ｏ ｎ ｅ ｙ — Ｒ ｉ ｖ ｌ ｉ ｎ 模型为例 ，根据 变分原理 ，对 Ｏ 形橡 胶密封 圈进行不考虑温度 因素 的应力分 析及考 虑温 度 因素 的热应力分析 Ｊ 。
变 ，推 广到温 度场 中 ，即 ：
ｓ ：
吉 ［ — （ ＋ ） ］ ＋ ｆ ‘ ’
根据 Ｍｏ ｏ ｎ ｅ ｙ — Ｒ ｉ ｖ ｌ ｉ ｎ 模 型 ，用 硬度 求 弹性模 量 ， 密封 圈 参数 Ｃ。 ＝ １ ． ３ ８ ０ ，Ｃ ＝ ０ ． ３ ４ ５ ，线膨 胀 系数 为
要 意义 。 本 课题 在 弹性力 学理 论基 础上 ，运 用Ａ ｂ ａ ｑ ｕ ｓ
的广义 虎克定律 ：
＝
２ Ｇ ｅ ｌ ＋ 九 一／ ３ ｔ
（ ２）
式 中 ，Ｐ 为体 积应 变 ；Ｇ 为 剪切模 量 ；Ａ为拉梅 常
数， 为热应力系数。
Ｅ讧
＝
有限元软件 对Ｏ 形橡胶密封 圈进行正 常工况下 的仿
．
ｂ Ｊ ＝ －
Ｗ
－／ Ｕ
Ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ 。 Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ
２ ０ Ｉ ｊ年 第 ６期
ABAQUS热应力分析实例详解
热应力分析实例详解学习要点通过实例分析，学习如何进行热应力分析，并掌握ABAQUS/CAE 的以下功能：1）在Material 功能模块中，定义线胀系数；2）在Load 功能模块中，使用预定义场（predefined field）来定义温度场；实例1：带孔平板的热应力分析定义材料属性——Property Property——Material——Edit——steelMechanical——Elastic, 输入弹性模量和泊松比定义材料属性——Property Property——Material——Edit——steelMechanical——Expansion, 输入线胀系数定义边界条件——Load定义边界条件——Load定义边界条件——Load固支边界条件使用预定义场定义初始温度Load——PredefinedField Manager使用预定义场使模型温度升高至120℃网格划分——Mesh结果分析——Visualization小结在ABAQUS中进行热应力分析的基本步骤：⏹定义线胀系数⏹定义初始温度场⏹定义分析步中的温度场实例2：法兰盘感应淬火的残余应力场模拟问题描述：◆表面感应淬火是一种工程中常用的热处理工艺，其原理是使用感应器来对工件的局部进行加热，然后迅速冷却，从而使工件表面产生残余压应力，抵消工作载荷所产生的一部分拉应力。
◆表面感应淬火可显著提高工件弯曲疲劳抗力和扭转疲劳抗力，工件表面产生的马氏体具有良好的耐磨性。
实例2：法兰盘感应淬火的残余应力场模拟 本例中的法兰盘经淬火后，由试验测得法拉盘的内圆角表面残余压应力约为-420MPa。
法拉盘的一端固定，另一端的整个端面受向下的面载荷p=100MPa，法拉盘内孔直径为24mm，材料的弹性模量为210000MPa，泊松比为0.3，线胀系数为1.35e-5/ ℃。
要求：模拟分析感应淬火所产生的残余应力场，并分析此残余应力场在缓和应力集中方面所起的作用。
基于ABAQUS的自由辊温度场及热应力场分析
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（2）多种零件排样选择part1、part2、part3，其中，part1的长宽不变为100×70，part2的长宽为200×100，part3的长宽为150×90，板材大小仍然为设800×500，X 间距、Y 间距和零件与板材的边距都设为8，排样对话框设置和在AutoCAD 中的排样结果如图4、图5。
5结论通过排样程序可以看出，ObjectARX 编程环境提供的与MFC 相关的用户界面类AdUi 和AcUi 使开发的应用程序能与AutoCAD 风格界面很好地融合在一起，能在同一个界面对AutoCAD 和MFC 对话框进行操作，同时应用Visual.C ++设计较为复杂的对话框。
虽然用ObjectARX 开发应用程序功能强大，但掌握ObjectARX编程方法并不容易，尤其是运行到AutoCAD 界面出现的错误，因为没有具体的错误提示，很难从程序中找到错误，需要经过不停的调试才能找到原因，这给程序设计带来很大困难。
［参考文献］［1］秦洪现，崔惠岚，孙剑，等．Autodesk 系列产品开发培训教程［M ］．北京：化学工业出版社，2008．［2］江思敏，曹默，胡春江.AutoCAD2000开发工具———ObjectARX开发工具与应用实例［M ］．北京：人民邮电出版社，1999．［3］刘蓉梅，姜秀萍，华徐勇，等．ObjectARX 二次开发及应用实例［J ］．机械设计与制造，2002（3）：27-29.（编辑昊天）作者简介：谢友宝（1968-），男，教授，硕士研究生导师，主要研究方向为机电一体化设备研制、数控技术、CAD/CAM 技术、计算机软硬件系统开发等。
收稿日期：2009-06-18图3排样结果图2设置对话框图5排样结果图4对话框设置基于ABAQUS 的自由辊温度场及热应力场分析杨桂芳1，罗会信1，林刚2，代宗岭2（1.武汉科技大学机械自动化学院，武汉430081；2.中冶京诚工程技术有限公司，北京100081）自由辊是连铸机中重要的零件，在结晶器、支撑导向段、扇形段中都有使用。
基于ABAQUS的热应力分析
1.1基于ABAQUS的热应力分析1.1.1 温度场数据处理(1)打开INP_Generator.exe，出现如下软件界面：图1.数据处理软件(2)点击“浏览”按钮，选择由FLUENT导出的inp文件所在路径，如下图所示：图2.路径选择(3)点击“生成”按钮，则在inp文件所在路径下自动生成包含多个温度场的ABAQUS输入文件ABAQUSinputfile.inp。
图3.生成包含连续温度场INP文件1.1.2 复材工装模板热应力分析(1)打开ABAQUS，导入inp文件后，打开Tools菜单下“Set - Manager”，如下图所示。
检查是否有名为“PID6”的set，若没有则创建一个名为“PID*”的set，set为模板整体。
（“*”为任意数字或字母）图4.创建SET(2)打开Plug-ins菜单下“CAC Project - Composite Analyse”，弹出如下界面。
在Step1标签中输入用到的材料名称并选择工作路径；在Step2中定义铺层信息，可通过右键删除或添加行；按照Step3和Step4的提示，使用ABAQUS/CAE自身功能完成剩余分析工作。
(a)(b)(c)图5.定义材料及铺层(3)进入Load模块，定义垂直于模板表面平面部分的局部坐标系。
选择“Tools”菜单下“Datum”，Type选择“CSYS”Method选择“3Points”，然后默认点击“Continue”按钮。
依次在模板表面选择坐标原点、X轴上点和XY面上的点，生成局部坐标。
图6.定义模板局部坐标系(4)点击“Create Boundary Condition”按钮，弹出边界条件定义对话框。
Step设为“Initial”，Category选择为“Mechanical”，Types for Selected Step 选择为“Displacement/Rotation”，点击“Continue”，如下图所示：图7.选择约束类型(5)将“Select regions for the boundary condition”选为“by angle”，选中模板下表现所有结点（按住Shift键可多选），点击鼠标中键，弹出如下边界条件编辑对话框，给模板施加U3和UR3约束，CSYS选择为模板局部坐标系。
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热应力分析、热诱导振动分析简单实例
NUAA
NUAA--Kong Xianghong
Page � 3
2. Solution
2.2. Create Material & Section
壳厚度为3mm。
NUAA
NUAA--Kong Xianghong
Page � 4
2. Solution
2.3. Assign Section
NUAA
NUAA--Kong Xianghong
NUAA--Kong Xianghong
Page � 21
3. Comparative Study
3.2. Create Field Output
NUAA
NUAA--Kong Xianghong
Page � 22
3. Comparative Study
3.3. Define Element Type
2. Solution
2.16. Results & Visualization (2)
NUAA
NUAA--Kong Xianghong
Page � 18
2. Solution
2.17. Results & Visualization (3)
NUAA
NUAA--Kong Xianghong
Page � 19
NUAA
NUAA--Kong Xianghong
Page � 8
2. Solution
2.7. Edit Field Output Request
NUAA
NUAA--Kong Xianghong
Page � 9
2. Solution
2.8. Create a Set for History Output
基于ABAQUS的刹车盘热应力分析
基于ABAQUS的刹车盘热应力分析随着机动车数量的不断增加，刹车系统的安全性和使用寿命成为一个重要的研究方向。
刹车盘作为刹车系统的关键部件之一，其材料选择对于提高机动车的安全性能至关重要。
在刹车过程中，由于制动器片和刹车盘之间的不断摩擦，会产生大量的热量并引起刹车盘的热应力，影响刹车盘的性能与使用寿命。
为深入研究刹车盘的热应力，本文采用ABAQUS软件对刹车盘进行热应力分析。
首先，我们需要进行前期工作。
根据实际情况，选取合适的刹车盘模型和材料模型，并设置刹车盘的几何尺寸和初始温度以及制动器片的作用力。
在模型的加工过程中，需要注意刹车盘各部位的加工精度，以保证模型的准确性。
然后，我们对刹车盘进行热传递分析。
刹车盘在刹车过程中会受到大量的制动器片摩擦产生的热量的影响，因此需要对其热传递进行分析。
在计算过程中，我们需要根据实际数据设置以下参数：热扩散系数、材料密度和比热、传热系数等。
这些参数可以在材料手册中获得。
接下来，我们进行热弹性分析。
在高温和大应力的环境下，刹车盘内部会产生热应力，导致刹车盘的力学性能发生变化。
利用ABAQUS软件对于刹车盘的热应力进行分析，可以了解到刹车盘在制动过程中是否发生变形、开裂等破坏现象，预测刹车盘寿命并进行优化设计。
最后，我们将分析结果进行打印和分析，根据热应力分析结果，对刹车盘的合理性进行评估。
如果出现问题，可以尝试通过改变制动片的材料、设置通风方式等方式来解决问题，提高刹车盘的寿命和安全性能。
总的来说，ABAQUS软件提供了一个重要的工具，用于对于刹车盘的热应力进行分析、寿命预测和性能优化。
通过对于刹车盘的热应力分析，我们可以有效提高机动车的安全性和使用寿命，保障行车安全。
刹车盘的热应力分析需要大量的相关数据，从材料的热物理参数到刹车盘的几何尺寸等方面都需要考虑。
下面列举了一些相关数据，并进行分析。
1. 刹车盘材料的热物理参数：例如，材料的热扩散系数、比热和密度等，这些参数会影响刹车盘在制动过程中的热传递和热应力。
ABAQUS热传导与热应力分析
h
*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 *CRADIATE 施加在节点上 q = -A(T4 – Te4)
*CRADIATE NODESET， 100.， 450， 0.1
Emissivity（0~1） *RADIATE 施加在单元上
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
热扩散率
介绍 -- 类比
Stress Heat
u
q
I T dV
V
I T qdV
V
D
T DdV
K
T KdV
V
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
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 Te = Room temp (23oC) h = 10W/m2/oC 辐射率=1 Heat flux 温度越高，辐射现象越强
基于ABAQUS的地下室基础底板温度场及温度应力分析
本次演示通过对大体积混凝土温度场温度应力的仿真分析方法进行研究，介 绍了有限元方法在大体积混凝土仿真中的应用，并指出了现有方法存在的问题和 不足。在此基础上，展望了未来的研究方向和应用前景。希望通过本次演示的研 究，为大体积混凝土的温度场温度应力仿真分析提供一定的理论支持和实践指导。
焊接残余应力是焊接过程中由于材料内部温度场和应力场的不均匀分布所引 起的。这些应力在焊接完成后会残留在材料内部，对结构的性能产生重要影响。 为了更好地理解和控制焊接残余应力，本次演示将基于温度和应力场的焊接残余 应力数值分析进行研究。
3、将采集到的数据整理成ABAQUS软件所需的格式，并导入软件中进行模拟 和分析。
在数据处理方面，本次演示将采用ABAQUS软件自带的可视化功能，将实验数 据以图表等形式进行呈现，方便观察和分析。同时，通过ABAQUS软件的数据分析 功能，对实验数据进行进一步处理和计算，得出地下室基础底板的温度场和温度 应力等关键参数。
针对以上结果，本次演示进行了深入讨论。认为造成地下室基础底板温度分 布不均匀的主要原因是地下水的流动和太阳辐射等因素的影响。同时，地下室基 础底板的横向应力较大，可能是由于底板在施工过程中受到混凝土收缩和温度变 化等因素的影响。为了优化地下室基础底板的设计和施工，建议采取以下措施：
1、在设计和施工过程中，应充分考虑地下水的影响，采取有效的防水措施； 2、针对太阳辐射等因素，可在基础底板上设置保温层等防护措施；
超长地下室混凝土结构是指长度超过普通钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距要 求的地下室结构。这类结构在施工过程中需采取特殊措施，以解决因温度变化引 起的混凝土裂缝问题。然而，受限于工程实际和结构设计等因素，超长地下室混 凝土结构在运营期间仍可能产生温度应力，导致结构裂缝的产生和扩展。
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学习之热传导与热应力分析
——热传导和热应力分析 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。 —— 热传导求解能力是从求解热应力问题中发展出来的
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 Te = Room temp (23oC) h = 10W/m2/oC 辐射率=1 Heat flux 温度越高，辐射现象越强
•在 ABAQUS/Explicit 中，没有单纯的热传导分析选项， 然而可以进 行全耦合的热-应力分析。 •这个功能通过设定适当的边界条件，可以模拟纯热传导工程； •除空腔辐射和利用用户子程序定义的不均匀热载荷之外，其他在 ABAQUS/Standard 中可以使用的热属性，都可以用在 Explicit 中。
*CRADIATE NODESET， 100.， 450， 0.1
Emissivity（0~1） *RADIATE 施加在单元上
*RADIATE ELSET， R1.， 450， 0.1
单元面编号 *SRADIATE 施加在面上
*CRADIATE SURSET， R.， 450， 0.1
定义辐射边界条件，需要定义Stefan-Boltzmann常数和绝对零度
*PHYSICAL CONSTANTS, ABSOLUTE ZERO = -273.16 STEFAN BOLTZMANN = 5.6697E-8
Abaqus 热传导和热应力分析
介绍
ABAQUS 不能做什么 ——ABAQUS 不是专业热传导分析软件 •无流体分析 •无自由对流 •无浮力驱使流动 •对热冲击问题无自适应网格划分 •无逆传热分析
介绍
力平衡与能量守恒之间的类比 -- 在应力分析中， ABAQUS 求解力平衡方程: Mu’’ = P – I -- 在热传导分析中， ABAQUS 求解 ‘能率守恒’ 方程并
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
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
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，
abaqus热传导应力分析.
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
连续体continuum 扩散diffusion
节点数
-- 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.
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
介绍 ABAQUS 不能做什么 ——ABAQUS 不是专业热传导分析软件 •无流体分析 •无自由对流 •无浮力驱使流动 •对热冲击问题无自适应网格划分 •无逆传热分析
介绍 力平衡与能量守恒之间的类比 -- 在应力分析中， ABAQUS 求解力平衡方程: Mu’’ = P – I -- 在热传导分析中， ABAQUS 求解 ‘能率守恒’ 方程并 确定温度的分布。
*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
ABAQUS热应力分析实例详解
ABAQUS热应力分析实例详解热应力分析是指在材料受到热载荷的作用下，由于温度和热应力的非均匀分布而产生的应力状态。
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。
下面将以一个实例来详细介绍ABAQUS热应力分析的流程和步骤。
假设我们有一个具有热源的方形材料板，需要分析其热应力分布情况。
首先，我们需要确定仿真模型的几何尺寸和材料属性。
假设板材的尺寸为10cm x 10cm，材料为铝，具有线膨胀系数α=23.1×10^-6/°C和热导率λ=237W/m·K。
1. 创建模型：打开ABAQUS软件，创建一个新模型，并在模型中创建一个二维平面应变比例等效热应力分析。
选择“3D”模型，然后在“Parts”面板中点击右键，选择“Create”->“Part”，设置尺寸为10cm x 10cm。
2. 材料属性定义：在“Model”面板中选择“Materials”->“Create”->“Isotropic”来定义材料的力学性能。
输入铝的杨氏模量E=71 GPa和泊松比ν=0.333. 模型网格划分：在“Model”面板中选择“Mesh”->“Create”->“Part”，选择要进行网格划分的实体和面，然后定义网格大小。
可以根据需要设置不同大小的网格。
4. 网格单元类型选择：在“Mesh”面板中选择网格划分的网格单元类型。
可以选择线性三角形元、线性四边形元或其他类型的单元。
5. 温度加载：在“Model”面板中选择“Loads”->“Create”->“Temperature”来定义温度加载。
选择加载的表面或体实体，并设置温度大小和类型（恒定温度或温度曲线）。
6. 边界条件定义：在“Model”面板中选择“Bounadry Conditions”->“Create”->“Encastre”来定义边界条件。
选择边界条件所在的边或节点，并设置边界条件类型（固支、自由度约束等）。
abaqus热传导、应力分析详解
介绍 -- 类比
Stress Heat
u
q
I T dV
V
I T qdV
V
D
T DdV
K
T KdV
V
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
-- 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 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。
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 …
幅值曲线变化的温度温 Nhomakorabea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
基于ABAQUS的汽车仪表板手套箱热固耦合应力分析
基于ABAQUS的汽车仪表板手套箱热固耦合应力分析王力【摘要】The finite element modeling method of the instrument panel(IP)is introduced. Then the contact interac-tion is defined between the glove box and IP framework based on ABAQUS, in order to analyse and optimize the loaded state of the glove box under the case of normal and high temperatures in unfold position. The results of simu-lation can provide the guidelines for IP structure design.%介绍仪表板系统有限元建模处理方法,应用有限元软件ABAQUS通过定义接触模拟手套箱在开启时的受力状态,对手套箱进行常温和高温状态的强度分析及结构优化.仿真分析结果为仪表板结构设计提供参考.【期刊名称】《客车技术与研究》【年(卷),期】2015(037)002【总页数】4页(P34-37)【关键词】仪表板;手套箱;热固耦合;ABAQUS;有限元【作者】王力【作者单位】广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广州,511434【正文语种】中文【中图分类】U463.7在汽车钣金设计领域，CAE的应用已经非常成熟，且能够很好地指导结构设计。
近年来，在仪表板总成、车门内饰板、保险杠等非金属零部件的结构刚度、强度领域的CAE分析技术也迅速发展。
手套箱位于仪表板总成副驾驶一侧，在设计过程中，除了要符合制造工艺、满足造型设计需求外，还需要保证有足够的强度，以保证品质和功能［1-2］。
本文通过建立仪表板系统有限元模型，采用ABAQUS软件计算手套箱结构的热固耦合强度，为进一步设计提供参考。
基于ABAQUS的蒸压釜结构的热应力分析
基于ABAQUS的蒸压釜结构的热应力分析1刘长虹1, 沈正军2, 稽大圆2，叶帅宏1，罗军1、华东理工大学机械与动力工程学院，2、南京市锅炉压力容器检验研究院摘要: 利用ABAQUS/Standard有限元软件，对蒸压釜结构建立了有限元模型，并模拟其工作情况进行了结构的热应力计算。
最后得到结构的应力分布并与工程实际情况相比较，表明了分析结果的合理性。
关键词: 有限元法，ABAQUS，热应力，蒸压釜1. 引言蒸压釜是制造硅酸盐建筑制品的重要设备,按设计参数仅属一类压力容器，但按其操作和工作环境来看，其受到高温（198︒C）和压力（1.3Mpa）作用。
虽然压力不太高,但由于它的几何尺寸大（φ2000 × 27832 ），因而压力和容积的乘积大,一旦发生事故,释放的能量很大,可能会造成较大的危害和人身财产的重大损失。
因此采用有限元分析方法模拟蒸压釜实际工作环境，观察其结构变形和应力分布具有重要的意义。
2. 釜结构的有限元模型根据结构的几何形状和所承受载荷情况，选用4节点ShellS4R单元。
由于结构的对称性，为了减少计算量，所以建立1/4模型。
首先建立1/4筒体几何模型，然后建立一个近似的蒸压釜端口封门的1/2模型。
最后在“Assembly”模块中，将两个“part”装配在一起，并使用“Merge/Cut Instance”中使用“Merge”合并两个几何体，建立了结构模型。
在对称边界上定义相应的对称边界的位移约束条件，并根据实际情况并从工程安全角度出发，定义釜底部为固定约束。
有限元模型见图1所示。
2011 SIMULIA 中国区用户大会1图1 蒸压釜有限元模型3. 计算结果和讨论采用ABAQUS/Standard热传导和热应力耦合分析方法[1]，对蒸压釜结构首先进行热传导分析，然后进行结构的热应力耦合有限元计算分析。
可以看到由于结构的底部被固定，因此该结构上部比下部变形大，蒸压釜筒体结构中段变形大于两端。
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1.1基于ABAQUS的热应力分析
1.1.1 温度场数据处理
(1)打开INP_Generator.exe，出现如下软件界面：
图1.数据处理软件
(2)点击“浏览”按钮，选择由FLUENT导出的inp文件所在路径，如下图
所示：
图2.路径选择
(3)点击“生成”按钮，则在inp文件所在路径下自动生成包含多个温度场的
ABAQUS输入文件ABAQUSinputfile.inp。
图3.生成包含连续温度场INP文件
1.1.2 复材工装模板热应力分析
(1)打开ABAQUS，导入inp文件后，打开Tools菜单下“Set - Manager”，
如下图所示。
检查是否有名为“PID6”的set，若没有则创建一个名为
“PID*”的set，set为模板整体。
（“*”为任意数字或字母）
图4.创建SET
(2)打开Plug-ins菜单下“CAC Project - Composite Analyse”，弹出如下界面。
在Step1标签中输入用到的材料名称并选择工作路径；在Step2中定义铺
层信息，可通过右键删除或添加行；按照Step3和Step4的提示，使用
ABAQUS/CAE自身功能完成剩余分析工作。
(a)
(b)
(c)
图5.定义材料及铺层
(3)进入Load模块，定义垂直于模板表面平面部分的局部坐标系。
选择“Tools”
菜单下“Datum”，Type选择“CSYS”Method选择“3Points”，然后默认点击“Continue”按钮。
依次在模板表面选择坐标原点、X轴上点和XY面上的点，生成局部坐标。
图6.定义模板局部坐标系
(4)点击“Create Boundary Condition”按钮，弹出边界条件定义对话框。
Step设为“Initial”，Category选择为“Mechanical”，Types for Selected Step 选择为“Displacement/Rotation”，点击“Continue”，如下图所示：
图7.选择约束类型
(5)将“Select regions for the boundary condition”选为“by angle”，选中模板
下表现所有结点（按住Shift键可多选），点击鼠标中键，弹出如下边界条件编辑对话框，给模板施加U3和UR3约束，CSYS选择为模板局部坐标系。
图8.定义约束
(6)打开Predefined Field Manager,检查温度场Field-1，若为模板整体温度
场则删除它，否则保留。
创建一个初始温度场：Step设为“Initial”，Category 选择为“Other”，Type for Selected Step选择为“Temperature”，点击“Continue”按钮，选中模板整体，输入常温293K。
并将其在Initial以后各步聚中设为“Reset to initial”。
图9.检查温度场
(7)进入Job模块，创建作业，提交计算，完成后打开工作目录下对应的odb
文件查看分析结果。
创建并提交作业
(8)打开Plug-ins菜单下“CAC Project – Post Process”,弹出后处理对话框，
各选项作用如下图(b)所示：
(a)
整体变形
变形后云图
变形前后云图
应力云图
应变云图
位移云图
(b)
图10.后处理
(9)打开Plug-ins菜单下“CAC Project –Strength Check”,弹出强度校核对话
框。
图11.强度校核
(10)点击“Select…”选择分析后的结果文件(Odb文件)，输入insurance name，
默认为PART-1-1（应与Odb文件中insurance name保持一致）。
最后点击
“OK”，将对模板进行最大应力强度准则校核，并在ABAQUS下面的信
息栏给出校核结果：（Strength Qualified or Strength Unqualified）。
1.1.3 制件精度分析
a)对FLUENT导出的INP文件作处理，去除其中温度点，如下图。
图12.去除温度点
b)使用File-Import-Model功能将去除温度点的INP导入ABAQUS。
按5.3.2的方法，设置型面以模板材料从常温升致固化温度。
温度场设置如下：点击
Load模块定义升温过程温度场，“Step”选为“Initial”；“Category”选为“Other”；“Type for Selected Step”选为“Temperature”，点击“Continue”，如下图所示：
图13.建立温度场
初始步(Initial)温度设为常温25度，如下图所示：
图14.常温设置
打开“Predefined Field Manager”，双击“Step-1”下面的“Propagated”，如下图：
图15.温度场控制器
将“Step-1”中温度场更改为固化温度197度，设置如下图：
图16.改为固化温度
c)上一步分析完成后，重新打开ABAQUS，导入固化温度下的型面。
使用
File-Import-Part功能，如下图所示：
图17.导入高温型面
按5.3.2的方法设置型面以制件材料从固化温度降为常温，分析得到制件的处形。
d)按5.3.2的方法设置型面以制件材料从常温到常温，形状不变的一个过
程，分析得到制件理论外形。
e)制件精度比较：打开Plug-ins菜单下“CAC Project –Dimensional
Accuracy”,弹出制件精度分析对话框，如下图：
图18.制件精度分析
上面选择制件理论外形的结果文件，下面选择制件变形的结果文件，点击OK，将得到包含制件理论外形和变形后所有节点坐标值的文本文件和对应节点最大位移值，并以此判断制件的精度。