ANSYS-热分析培训-热接触解析.ppt

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1、HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445March 30, 200211-2接触阻抗接触阻抗温度不同的两个面处于接触状态时，在其界面上温度将会下降；这温度不同的两个面处于接触状态时，在其界面上温度将会下降；这是由于两个面之间的接触不完全。是由于两个面之间的接触不完全。 这种不完全的接触以及由此而这种不完全的接触以及由此而产生的接触阻抗会被很多因素所影响，如：产生的接触阻抗会被很多因素所影响，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 流体的渗入流体的渗入 接触压力接触压力 面的温度面的温

2、度 传导油脂的使用传导油脂的使用D DTTx热接触热接触HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445March 30, 200211-3ANSYS能够模拟这种情况以及其他复杂的热问题，通过使用能够模拟这种情况以及其他复杂的热问题，通过使用. 结构热接触的耦合场分析结构热接触的耦合场分析 支持通用的热接触分析能力。支持通用的热接触分析能力。 典型应用：典型应用： 金属成形金属成形 装配接触装配接触 燃气涡轮燃气涡轮热接触热接触热装配热装配摩擦生热摩擦生热HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册In

3、ventory #01445March 30, 200211-4热接触热接触耦合场单元（耦合场单元（PLANE13，SOLID5）和和KEYOPT(1) = 1的面面接的面面接触单元触单元 也可以使用单纯的热分析单元也可以使用单纯的热分析单元 固定接触单元所有的结构自由度固定接触单元所有的结构自由度重要特性：重要特性： 接触面间的热传导接触面间的热传导 摩擦耗能所导致的热生成摩擦耗能所导致的热生成 热对流和热对流和/或热辐射或热辐射 具有小间隙的接触面具有小间隙的接触面 从自由面到环境从自由面到环境 开放的间隙处的热流输入开放的间隙处的热流输入注意注意: 本课程主要讲述接触面之间的热传导。有关

4、热接触其他功能的情本课程主要讲述接触面之间的热传导。有关热接触其他功能的情况请参考况请参考ANSYS相关文档。相关文档。HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445March 30, 200211-5热接触热接触热传导：热传导：q = TCC * (TT - TC) TCC为热接触导热系数（由实常数输入）为热接触导热系数（由实常数输入） 可以使一个表参数（压力和温度的函数）可以使一个表参数（压力和温度的函数） TT 与与TC 分别为目标面及接触面温度分别为目标面及接触面温度 当处于接触状态时将关闭热流当处于接触状态时将关闭热流 模

5、型温度在接触面处不连续模型温度在接触面处不连续没有没有 D DT （连续材料）连续材料）D DT （接触面）接触面）HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445March 30, 200211-6热接触热接触摩擦导致的热生成摩擦导致的热生成 ： q = FHTG * t t * v FHTG 为能量转换为热的百分比（由实常数输入）为能量转换为热的百分比（由实常数输入） t t 为相应的摩擦应力为相应的摩擦应力 v 为滑动状态为滑动状态 热可能被不均等得分配给接触面和目标面：热可能被不均等得分配给接触面和目标面：qc = FWGT

6、* FHTG * t t * vqt = (1-FWGT) * FHTG * t t * v车轮的刹车垫车轮的刹车垫HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445March 30, 200211-7热接触热接触对流：对流： q = CONV * (TE - TC) CONV 为对流换热系数（可由为对流换热系数（可由SFE 施加表参数荷载）施加表参数荷载） TE 为目标面的温度，或者为自由面的环境温度为目标面的温度，或者为自由面的环境温度 （SFE） TC 为接触面的温度为接触面的温度 接触面和目标面间的热流接触面和目标面间的热流 0

7、 gap pinball) 只存在接触单元（忽略目标单元）只存在接触单元（忽略目标单元） 如果存在目标单元，其如果存在目标单元，其Keyopt(3)=1 HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445March 30, 200211-8热接触热接触辐射：辐射：q = RDVF * EMIS * SBCT * (TE + TOFFST)4 - (TC + TOFFST)4 RDVF为辐射的形状系数（由实常数输入）为辐射的形状系数（由实常数输入） RDVF 可以为表参数（时间、温度，间隙的函数）可以为表参数（时间、温度，间隙的函数） E

8、MIS 为面的辐射率（材料属性）为面的辐射率（材料属性） SBCT为为Stefan-Boltzmann常数常数 （由实常数输入）（由实常数输入） TOFFST 为由绝对温度的温度偏移（命令为由绝对温度的温度偏移（命令TOFFST ） 接触面和目标面间的热流接触面和目标面间的热流 0 gap pinball 自由面中接触面到环境的热流自由面中接触面到环境的热流 自由面的确定与对流相同自由面的确定与对流相同HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445March 30, 200211-9热接触热接触外部的热流密度输入外部的热流密度输入

9、SFE 只能施加在接触面上（不能施加在目标面上）只能施加在接触面上（不能施加在目标面上） 只有接触状态为开时，热流密度才起作用只有接触状态为开时，热流密度才起作用 对近距离的接触，热流密度同时作用在接触面和目标面上对近距离的接触，热流密度同时作用在接触面和目标面上 对于自由面的情况，热流密度只作用在接触面上对于自由面的情况，热流密度只作用在接触面上 自由面的确定与对流相同自由面的确定与对流相同 不能同时在某个单元上施加对流不能同时在某个单元上施加对流HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445March 30, 200211-10

10、热接触热接触热接触技巧热接触技巧 接触导热系数接触导热系数 TCC 单位为单位为 热热 / (时间时间*度度*面积面积) 一般小于相应的接触实体的导热系数一般小于相应的接触实体的导热系数 对摩擦生热，对摩擦生热，TIME 必须有真实的时间单位必须有真实的时间单位 但是，如果结构的惯性和阻尼不重要，可以关闭瞬态效应以加速求但是，如果结构的惯性和阻尼不重要，可以关闭瞬态效应以加速求解解TIMINT,STRUC,OFF 不对称的求解选项会对摩擦滑动有利不对称的求解选项会对摩擦滑动有利 NROPT,UNSYMHEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory

11、 #01445March 30, 200211-11热接触热接触 实例实例热接触传导问题热接触传导问题两个具有不同材料属性的实体相接触。两个具有不同材料属性的实体相接触。 实体的两端具有不同但固定得温度值。实体的两端具有不同但固定得温度值。作用在顶面的力使实体之间存在接触压力。作用在顶面的力使实体之间存在接触压力。 HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445March 30, 200211-12热接触热接触 实例实例本实例将会简化为平面应变，对称模型来求解。本实例将会简化为平面应变，对称模型来求解。顶面具有顶面具有 0.01 i

12、nches 向下的变形。向下的变形。接触单元包括固定的热传导系数。接触单元包括固定的热传导系数。 HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445March 30, 200211-13热接触热接触 实例实例HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445March 30, 200211-14热接触热接触 实例实例 选择下方实体的顶部的线作为目标面。选择下方实体的顶部的线作为目标面。HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory

13、#01445March 30, 200211-15热接触热接触 实例实例 选择上方实体的底部的两根线作为接触面。选择上方实体的底部的两根线作为接触面。HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445March 30, 200211-16热接触热接触 实例实例 使用缺省设置创建接触对。使用缺省设置创建接触对。HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445March 30, 200211-17热接触热接触 实例实例修改接触单元的选项来包括温度自由度。修改接触单元的选项来包括温度

14、自由度。HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445March 30, 200211-18热接触热接触 实例实例HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445March 30, 200211-19热接触热接触 实例实例本例使用常数本例使用常数 TCC = .001.若接触选项若接触选项HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445March 30, 200211-20热接触热接触 实例实例对称固定 X 和Y方

15、向自由度HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445March 30, 200211-21热接触热接触 实例实例施加强迫的位移。施加强迫的位移。Y方向的位移 -0.01 inHEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445March 30, 200211-22热接触热接触 实例实例施加热边界条件。施加热边界条件。Temp = 200 FTemp = 70 FHEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445Marc

16、h 30, 200211-23热接触热接触 实例实例求解求解画出画出Y方向的变形云图以检验结构分析的结果。方向的变形云图以检验结构分析的结果。HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445March 30, 200211-24热接触热接触 实例实例画节点温度云图画节点温度云图注意：接触面处温度的不匹配。记住： TCC = .001.HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445March 30, 200211-25热接触热接触 实例实例现在，修改现在，修改TCC = 1，并再次求解。并再次求解。HEAT TRANSFER 6.0HEAT TRANSFER 6.0培训手册Inventory #01445March 30, 200211-26热接触热接触 实例实例注意：温度在接触面处连续。记住： TCC = 1.