Abaqus中热分析应用-热分析简介及意义

Abaqus中热分析应用-热分析简介及意义

一、热分析简介及意义

首先,热学做为物理学的一个分支,人们长期研究的是普遍的原理,在微观范围内进行研究,如分子运动论、理想气体试验定律及状态方程、热力学定律、循环与过程、热传递等。与此同时,确定了物理量:

与热学有关的基本物理量,如温度、内能、热量;

与热力学相关的物理量,如线胀系数、体胀系数、压力系数、比热、焓、熵等;

与热量传递相关的物理量,如热传导率、传热系数等。

随着工业的发展,特别是热力原动机在工业上的应用,如汽轮机、内燃机、核动力装置、火箭及高速飞行器等同时承受外力和高温的作用,并要求效率更高、功率更大、重量更轻。从结构观点看,生热可以引起结构的变形,即热变形,相应的热应力将进一步影响零件或元件的结构完整性,所以迫切需要解决其零部件的热应力问题。

二、热分析类型

从结构的热响应来看,abaqus可以进行以下的热分析:

非耦合的热响应分析

纯热传递分析: 在此分析中,模型的温度场不受应力应变场和电场的影响。但只能在Abaqus/Standard中应用,可以分析热传导、强制对流、边界辐射、空腔辐射等传热问题。

耦合的热响应分析

(1)顺序热-应力耦合

在此类分析中,应力应变场是受到温度场的影响,但温度场不受应力应变的影响或很小,即首先分析传热问题,然后将得到的温度场作为已知条件,进行热应力分析,得到应力应变场。此类问题在abaqus中是使用Abaqus/Standard来求解的。

(2)完全热-应力耦合

此类问题在分析时应力应变场与温度场是有着强烈的相互作用,需要同时求解。完全耦合的热-应力分析可以在Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit中应用

(3)热电耦合

此类分析可以应用Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit来求解电流产生的温度场。

Abaqus中热分析应用-热分析简介及意义

绝热分析

此类分析是力学变形产生热,并且整个过程的时间极其短暂,不发生热扩散,可以应用Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit来求解。

而对于以上热分析问题,abaqus中可以进行稳态、瞬态、线性或非线性分析。

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