ANSYS_热分析培训-热接触.ppt

热接触,第11章,AMarch30,200211-2,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,AMarch30,200211-3,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,AMarch30,200211-4,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。,AMarch30,200211-5,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,AMarch30,200211-6,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,AMarch30,200211-7,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,AMarch30,200211-8,热接触,辐射：q=RDVF*EMIS*SBCT*(TE+TOFFST)4-(TC+TOFFST)4RDVF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0gappinball自由面中接触面到环境的热流自由面的确定与对流相同,AMarch30,200211-9,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,AMarch30,200211-10,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,AMarch30,200211-11,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。,AMarch30,200211-12,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。,AMarch30,200211-13,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。,AMarch30,200211-14,热接触实例,选择下方实体的顶部的线作为目标面。,AMarch30,200211-15,热接触实例,选择上方实体的底部的两根线作为接触面。,AMarch30,200211-16,热接触实例,使用缺省设置创建接触对。,AMarch30,200211-17,热接触实例,修改接触单元的选项来包括温度自由度。,AMarch30,200211-18,热接触实例,修改接触单元实常数来包括接触导热系数（TCC）。,AMarch30,200211-19,热接触实例,本例使用常数TCC=.001.,若接触选项,AMarch30,200211-20,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,AMarch30,200211-21,热接触实例,施加强迫的位移。,Y方向的位移-0.01in,AMarch30,200211-22,热接触实例,施加热边界条件。,Temp=200F,Temp=70F,AMarch30,200211-23,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。,AMarch30,200211-24,热接触实例,画节点温度云图,注意：接触面处温度的不匹配