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热接触 第11章 Inventory 01445March30 200211 2 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 面的平整程度面的光滑程度氧化物的存在流体的渗入接触压力面的温度传导油脂的使用 热接触 Inventory 01445March30 200211 3 ANSYS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支持通用的热接触分析能力 典型应用 金属成形装配接触燃气涡轮 热接触 热装配 摩擦生热 Inventory 01445March30 200211 4 热接触 耦合场单元 PLANE13 SOLID5 和KEYOPT 1 1的面 面接触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重要特性 接触面间的热传导摩擦耗能所导致的热生成热对流和 或热辐射具有小间隙的接触面从自由面到环境开放的间隙处的热流输入 注意 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ANSYS相关文档 Inventory 01445March30 200211 5 热接触 热传导 q TCC TT TC TCC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 TT与TC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模型温度在接触面处不连续 Inventory 01445March30 200211 6 热接触 摩擦导致的热生成 q FHTG t vFHTG为能量转换为热的百分比 由实常数输入 t为相应的摩擦应力v为滑动状态热可能被不均等得分配给接触面和目标面 qc FWGT FHTG t vqt 1 FWGT FHTG t v 车轮的刹车垫 Inventory 01445March30 200211 7 热接触 对流 q CONV TE TC CONV为对流换热系数 可由SFE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 SFE TC为接触面的温度接触面和目标面间的热流0pinball 只存在接触单元 忽略目标单元 如果存在目标单元 其Keyopt 3 1 Inventory 01445March30 200211 8 热接触 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 RDVF可以为表参数 时间 温度 间隙的函数 EMIS为面的辐射率 材料属性 SBCT为Stefan Boltzmann常数 由实常数输入 TOFFST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0 gap pinball自由面中接触面到环境的热流自由面的确定与对流相同 Inventory 01445March30 200211 9 热接触 外部的热流密度输入SFE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 Inventory 01445March30 200211 10 热接触 热接触技巧接触导热系数TCC单位为热 时间 度 面积 一般小于相应的接触实体的导热系数对摩擦生热 TIME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解TIMINT STRUC OFF不对称的求解选项会对摩擦滑动有利NROPT UNSYM Inventory 01445March30 200211 11 热接触 实例 热接触 传导问题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 作用在顶面的力使实体之间存在接触压力 Inventory 01445March30 200211 12 热接触 实例 本实例将会简化为平面应变 对称模型来求解 顶面具有0 01inches向下的变形 接触单元包括固定的热传导系数 Inventory 01445March30 200211 13 热接触 实例 使用输入文件 th contact inp 读入模型 使用接触向导创建接触对 Inventory 01445March30 200211 14 热接触 实例 选择下方实体的顶部的线作为目标面 Inventory 01445March30 200211 15 热接触 实例 选择上方实体的底部的两根线作为接触面 Inventory 01445March30 200211 16 热接触 实例 使用缺省设置创建接触对 Inventory 01445March30 200211 17 热接触 实例 修改接触单元的选项来包括温度自由度 Inventory 01445March30 200211 18 热接触 实例 修改接触单元实常数来包括接触导热系数 TCC Inventory 01445March30 200211 19 热接触 实例 本例使用常数TCC 001 若接触选项 Inventory 01445March30 200211 20 热接触 实例 施加结构分析的边界条件 对称 固定X和Y方向自由度 Inventory 01445March30 200211 21 热接触 实例 施加强迫的位移 Y方向的位移 0 01in Inventory 01445March30 200211 22 热接触 实例 施加热边界条件 Temp 200F Temp 70F Inventory 01445March30 200211 23 热接触 实例 求解画出Y方向的变形云图以检验结构分析的结果 Inventory 01445March30 200211 24 热接触 实例 画节点温度云图 注意 接触面处温度的不匹配 记住 TCC