采用ansys进行温度和结构的耦合分析需要注意的问题总结

2017-03-02 by:CAE仿真在线来源:互联网

温度场和结构的耦合有两种:间接和直接。

间接法,可以理解为先做温度场的分析,再做结构的分析,其中要引入温度场分析的结果。在不同的分析里,单元的性质是不同的,但DOF一定要一致。

直接法,和上述方法不同的地方是,单元是直接就定义为含有温度和结构耦合的单元,然后直接做分析,即不需要分为两个步骤。

瞬态分析,一样可以用上述两个方法。只是运用第一个时要十分清楚载荷步与分析的关系,虽然比第二种灵活,但处理起来也十分麻烦。在做温度场的瞬态分析,根据需要,在合适的载荷步停顿,做结构分析(如果想省去单元定义转换的麻烦,那么就定义physics环境切换)。做完结构分析,再开启温度场分析(一样要转换环境),这里为确保从某一载荷步出发,我们用FLOCHECK,2,然后继续加载边界条件求解。

耦合的过程很公式化,但是要让其符合你的要求,就要很小心数据的提取。

还有一个问题,结构分析时需不需要删除热边界条件。需要删除热边界条件,比如对流等等。

一般情况下,不考虑变形对温度的影响(因为特别小),

采用间接耦合,即先计算温度场,然后读取温度场结果,进行结构分析。........................

载荷步是为了表达随时间变化的载荷,也就是说把载荷—时间曲线分成载荷步。这是瞬态与稳态分析最大的不同。分析时对于每一个载荷步都要定义载荷值和对应的时间值。而分析类型应定义为瞬态分析,每计算一个载荷步时,都要删掉上一个载荷步的温度,除非这些节点的温度在瞬态与稳态分析中都相同。至于单元,个人推荐使用SOLID62,无论是分网还是施加载荷都比教方便,基本可满足各类瞬态分析计算条件。......................

首先了解一个概念,顺序耦合或是直接耦合的选择是针对不同的问题选择的,一般地,当温度变化对于结构的力学影响相对很小的时候,也就是说可以忽略的情况下,我们称之为单向弱耦合,此时采用顺序耦合很方便,例如焊接过程,这样可以节省分析时间!而对于诸如车的制动系统即车闸盘与闸片的接触,在制动过程中,由于闸片与闸盘的摩擦生热会影响两者的接触,同时由于闸盘的减速对闸片的生热也会有很大影响,所以两者是强耦合,只能采用直接耦合!

你需要选择合适的耦合方法才能更好的求解你的问题!从实际情况来讲,直接耦合是最接近现实的耦合方法,但同时求解也会存在困难性!

你的模型如果是热力过程同时进行的话,那么这个求解过程无疑是瞬态的,每一点每一时刻的温度值都是需要读入力学分析中的相应时刻的,不存在“静态力分析和瞬态热分析的过程!

当然,如果你的分析过程是模型先受热后才开始力载荷的作用,那可以进行”静态力分析“,此时你的模型热分析的温度值你只需对最终的温度值以载荷形式赋与结构分析中去,当然,这种过程也就不叫做耦合了!.....................

顺序法热力耦合的基本思路是:在热载荷作用下温度场分析的过程,是热梯度分布渐变的过程。采用足够小的时间步以保证能够捕捉到温度梯度的变化。结构分析跟踪每个时间,温度(体载荷)可以用其中某个特定时间的温度来近似表示,这样可以用一系列的稳态分析来模拟整个求解域内的应力变化。

从理论上来讲,我认为是可以在结构分析时也采用瞬态分析,把每个时间步内所有子步的温度读出来,作为随时间变化的体载荷,应该是可行的。但问题是:这种做法有没有价值。

由于在温度场分析时,要求有足够小的时间间隔,在该时间段内,温度梯度变化不明显,取该时间段内某个温度值作为体载荷(比如取最后一个子步),相当于瞬态法分析中施加“阶跃“载荷,从这一点来说,稳态或瞬态分析结果差别应该很小。...........

开放分享：优质有限元技术文章,助你自学成才