ANSYS_熱分析培訓(xùn)-熱接觸

1、熱接觸熱接觸第第 11 11 章章HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培訓(xùn)手冊(cè)Inventory #01445March 30, 200211-2接觸阻抗接觸阻抗溫度不同的兩個(gè)面處于接觸狀態(tài)時(shí)，在其界面上溫度將會(huì)下降；這溫度不同的兩個(gè)面處于接觸狀態(tài)時(shí)，在其界面上溫度將會(huì)下降；這是由于兩個(gè)面之間的接觸不完全。是由于兩個(gè)面之間的接觸不完全。 這種不完全的接觸以及由此而這種不完全的接觸以及由此而產(chǎn)生的接觸阻抗會(huì)被很多因素所影響，如：產(chǎn)

2、生的接觸阻抗會(huì)被很多因素所影響，如： 面的平整程度面的平整程度 面的光滑程度面的光滑程度 氧化物的存在氧化物的存在 流體的滲入流體的滲入 接觸壓力接觸壓力 面的面的溫度溫度 傳導(dǎo)油脂的使用傳導(dǎo)油脂的使用D DTTx熱熱接觸接觸HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培訓(xùn)手冊(cè)Inventory #01445March 30, 200211-3ANSYS能夠模擬這種情況以及其他復(fù)雜的熱問題，通過使用能夠模擬這種情況以及其他復(fù)雜的熱問題，

3、通過使用. 結(jié)構(gòu)熱接觸的耦合場(chǎng)分析結(jié)構(gòu)熱接觸的耦合場(chǎng)分析 支持通用的熱接觸分析能力。支持通用的熱接觸分析能力。 典型應(yīng)用：典型應(yīng)用： 金屬成形金屬成形 裝配接觸裝配接觸 燃?xì)鉁u輪燃?xì)鉁u輪熱接觸熱接觸熱裝配熱裝配摩擦生熱摩擦生熱HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培訓(xùn)手冊(cè)Inventory #01445March 30, 200211-4熱接觸熱接觸耦合場(chǎng)單元（耦合場(chǎng)單元（PLANE13，SOLID5）和和KEYOPT(1) =

4、1的面面接的面面接觸單元觸單元 也也可以使用單純的熱分析單元可以使用單純的熱分析單元 固定接觸單元所有的結(jié)構(gòu)自由度固定接觸單元所有的結(jié)構(gòu)自由度重要特性：重要特性： 接觸面間的熱傳導(dǎo)接觸面間的熱傳導(dǎo) 摩擦耗能所導(dǎo)致的熱生成摩擦耗能所導(dǎo)致的熱生成 熱對(duì)流和熱對(duì)流和/或熱輻射或熱輻射 具有小間隙的接觸面具有小間隙的接觸面 從從自由面到環(huán)境自由面到環(huán)境 開放的間隙處的熱流輸入開放的間隙處的熱流輸入注意注意: 本課程主要講述接觸面之間的熱傳導(dǎo)。有關(guān)熱接觸其他功能的情本課程主要講述接觸面之間的熱傳導(dǎo)。有關(guān)熱接觸其他功能的情況請(qǐng)參考況請(qǐng)參考ANSYS相關(guān)文檔。相關(guān)文檔。HEAT TRANSFER 6.0HE

5、AT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培訓(xùn)手冊(cè)Inventory #01445March 30, 200211-5熱接觸熱接觸熱傳導(dǎo)：熱傳導(dǎo)：q = TCC * (TT - TC) TCC為熱接觸導(dǎo)熱系數(shù)（由實(shí)常數(shù)輸入）為熱接觸導(dǎo)熱系數(shù)（由實(shí)常數(shù)輸入） 可以使一個(gè)表參數(shù)（壓力和溫度的函數(shù)）可以使一個(gè)表參數(shù)（壓力和溫度的函數(shù)） TT 與與TC 分別為目標(biāo)面及接觸面溫度分別為目標(biāo)面及接觸面溫度 當(dāng)當(dāng)處于接觸狀態(tài)時(shí)將關(guān)閉熱流處于接觸狀態(tài)時(shí)將關(guān)閉熱流 模型溫度在接觸面處不連續(xù)

6、模型溫度在接觸面處不連續(xù)沒有沒有 D DT （連續(xù)材料）連續(xù)材料）D DT （接觸面）接觸面）HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培訓(xùn)手冊(cè)Inventory #01445March 30, 200211-6熱接觸熱接觸摩擦導(dǎo)致的熱生成摩擦導(dǎo)致的熱生成 ： q = FHTG * t t * v FHTG 為能量轉(zhuǎn)換為熱的百分比（由實(shí)常數(shù)輸入）為能量轉(zhuǎn)換為熱的百分比（由實(shí)常數(shù)輸入） t t 為為相應(yīng)的摩擦應(yīng)力相應(yīng)的摩擦應(yīng)力 v 為滑

7、動(dòng)狀態(tài)為滑動(dòng)狀態(tài) 熱可能被不均等得分配給接觸面和目標(biāo)面：熱可能被不均等得分配給接觸面和目標(biāo)面：qc = FWGT * FHTG * t t * vqt = (1-FWGT) * FHTG * t t * v車輪的剎車墊車輪的剎車墊HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培訓(xùn)手冊(cè)Inventory #01445March 30, 200211-7熱接觸熱接觸對(duì)流：對(duì)流： q = CONV * (TE - TC) CONV 為為對(duì)流換熱

8、系數(shù)（可由對(duì)流換熱系數(shù)（可由SFE 施加表參數(shù)荷載）施加表參數(shù)荷載） TE 為為目標(biāo)面的溫度，或者為自由面的環(huán)境溫度目標(biāo)面的溫度，或者為自由面的環(huán)境溫度 （SFE） TC 為為接觸面的溫度接觸面的溫度 接觸面和目標(biāo)面間的熱流接觸面和目標(biāo)面間的熱流 0 gap pinball) 只只存在接觸單元（忽略目標(biāo)單元）存在接觸單元（忽略目標(biāo)單元） 如果存在目標(biāo)單元，其如果存在目標(biāo)單元，其Keyopt(3)=1 HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER

9、 6.0培訓(xùn)手冊(cè)Inventory #01445March 30, 200211-8熱接觸熱接觸輻射：輻射：q = RDVF * EMIS * SBCT * (TE + TOFFST)4 - (TC + TOFFST)4 RDVF為輻射的形狀系數(shù)（由實(shí)常數(shù)輸入）為輻射的形狀系數(shù)（由實(shí)常數(shù)輸入） RDVF 可以為表參數(shù)（時(shí)間、溫度，間隙的函數(shù)）可以為表參數(shù)（時(shí)間、溫度，間隙的函數(shù)） EMIS 為面的輻射率（材料屬性）為面的輻射率（材料屬性） SBCT為為Stefan-Boltzmann常數(shù)常數(shù) （由實(shí)常數(shù)輸入）（由實(shí)常數(shù)輸入） TOFFST 為由絕對(duì)溫度的溫度偏移（命令為由絕對(duì)溫度的溫度偏移（命

10、令TOFFST ） 接觸面和目標(biāo)面間的熱流接觸面和目標(biāo)面間的熱流 0 gap pinball 自由面中接觸面到環(huán)境的熱流自由面中接觸面到環(huán)境的熱流 自由面的確定與對(duì)流相同自由面的確定與對(duì)流相同HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培訓(xùn)手冊(cè)Inventory #01445March 30, 200211-9熱接觸熱接觸外部的熱流密度輸入外部的熱流密度輸入 SFE 只能施加在接觸面上（不能施加在目標(biāo)面上）只能施加在接觸面上（不能施加在

11、目標(biāo)面上） 只有接觸狀態(tài)為開時(shí)，熱流密度才起作用只有接觸狀態(tài)為開時(shí)，熱流密度才起作用 對(duì)近對(duì)近距離的接觸，熱流密度同時(shí)作用在接觸面和目標(biāo)面上距離的接觸，熱流密度同時(shí)作用在接觸面和目標(biāo)面上 對(duì)于自由面的情況，熱流密度只作用在接觸面上對(duì)于自由面的情況，熱流密度只作用在接觸面上 自由面的確定與對(duì)流相同自由面的確定與對(duì)流相同 不能同時(shí)在某個(gè)單元上施加對(duì)流不能同時(shí)在某個(gè)單元上施加對(duì)流HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培訓(xùn)手冊(cè)Invent

12、ory #01445March 30, 200211-10熱接觸熱接觸熱熱接觸技巧接觸技巧 接觸導(dǎo)熱系數(shù)接觸導(dǎo)熱系數(shù) TCC 單位為單位為 熱熱 / (時(shí)間時(shí)間*度度*面積面積) 一般小于相應(yīng)的接觸實(shí)體的導(dǎo)熱系數(shù)一般小于相應(yīng)的接觸實(shí)體的導(dǎo)熱系數(shù) 對(duì)對(duì)摩擦生熱，摩擦生熱，TIME 必須有真實(shí)的時(shí)間單位必須有真實(shí)的時(shí)間單位 但是，如果結(jié)構(gòu)的慣性和阻尼不重要，可以關(guān)閉瞬態(tài)效應(yīng)以加速求但是，如果結(jié)構(gòu)的慣性和阻尼不重要，可以關(guān)閉瞬態(tài)效應(yīng)以加速求解解TIMINT,STRUC,OFF 不不對(duì)稱的求解選項(xiàng)會(huì)對(duì)摩擦滑動(dòng)有利對(duì)稱的求解選項(xiàng)會(huì)對(duì)摩擦滑動(dòng)有利 NROPT,UNSYMHEAT TRANSFER 6.0H

13、EAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培訓(xùn)手冊(cè)Inventory #01445March 30, 200211-11熱接觸熱接觸 實(shí)例實(shí)例熱接觸傳導(dǎo)問題熱接觸傳導(dǎo)問題兩個(gè)具有不同材料屬性的實(shí)體相接觸。兩個(gè)具有不同材料屬性的實(shí)體相接觸。 實(shí)體的兩端具有不同但固定得溫度值。實(shí)體的兩端具有不同但固定得溫度值。作用在頂作用在頂面的力使面的力使實(shí)體之間存在接觸壓力。實(shí)體之間存在接觸壓力。 HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANS

14、FER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培訓(xùn)手冊(cè)Inventory #01445March 30, 200211-12熱接觸熱接觸 實(shí)例實(shí)例本本實(shí)例將會(huì)簡(jiǎn)化為平面應(yīng)變，對(duì)稱模型來求解。實(shí)例將會(huì)簡(jiǎn)化為平面應(yīng)變，對(duì)稱模型來求解。頂頂面具有面具有 0.01 inches 向下的變形。向下的變形。接觸單元包括固定的熱傳導(dǎo)系數(shù)。接觸單元包括固定的熱傳導(dǎo)系數(shù)。 HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0H

15、EAT TRANSFER 6.0培訓(xùn)手冊(cè)Inventory #01445March 30, 200211-13熱接觸熱接觸 實(shí)例實(shí)例HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培訓(xùn)手冊(cè)Inventory #01445March 30, 200211-14熱接觸熱接觸 實(shí)例實(shí)例 選擇下方實(shí)體的頂部的線作為目標(biāo)面。選擇下方實(shí)體的頂部的線作為目標(biāo)面。HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER

16、 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培訓(xùn)手冊(cè)Inventory #01445March 30, 200211-15熱接觸熱接觸 實(shí)例實(shí)例 選擇上方實(shí)體的底部的兩根線作為接觸面。選擇上方實(shí)體的底部的兩根線作為接觸面。HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培訓(xùn)手冊(cè)Inventory #01445March 30, 200211-16熱接觸熱接觸 實(shí)例實(shí)例 使用缺

17、省設(shè)置創(chuàng)建接觸對(duì)。使用缺省設(shè)置創(chuàng)建接觸對(duì)。HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培訓(xùn)手冊(cè)Inventory #01445March 30, 200211-17熱接觸熱接觸 實(shí)例實(shí)例3. 修改接觸單元的選項(xiàng)來包括溫度自由度。修改接觸單元的選項(xiàng)來包括溫度自由度。HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEA

18、T TRANSFER 6.0培訓(xùn)手冊(cè)Inventory #01445March 30, 200211-18熱接觸熱接觸 實(shí)例實(shí)例HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培訓(xùn)手冊(cè)Inventory #01445March 30, 200211-19熱接觸熱接觸 實(shí)例實(shí)例本例本例使用常數(shù)使用常數(shù) TCC = .001.若接觸選項(xiàng)若接觸選項(xiàng)HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.

19、0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培訓(xùn)手冊(cè)Inventory #01445March 30, 200211-20熱接觸熱接觸 實(shí)例實(shí)例對(duì)稱固定 X 和Y方向自由度HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培訓(xùn)手冊(cè)Inventory #01445March 30, 200211-21熱接觸熱接觸 實(shí)例實(shí)例6. 施加強(qiáng)迫的位移。施加強(qiáng)迫的位移。Y方向的位移 -0.01 inHEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培訓(xùn)手冊(cè)Inventory #01445March 30, 200211-22熱接觸熱接觸 實(shí)例實(shí)例7. 施加熱邊界條件。施加熱邊界條件。Temp = 200 FTemp = 70 FHEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER