ANSYS 热分析培训第十一章

1、热接触,第 11 章,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 #01445,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 #01445,热接触,耦合场单元（PLANE13，SOLID5）和KEYOPT(

2、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 #01445,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 #0

3、1445,热接触,摩擦导致的热生成 ： q = FHTG * t * v FHTG 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 * v qt = (1-FWGT) * FHTG * t * v,车轮的刹车垫,Inventory #01445,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 0 pinball) 只

4、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 #01445,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,In

5、ventory #01445,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 #01445,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

6、摩擦滑动有利 NROPT,UNSYM,Inventory #01445,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 #01445,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 0.01 inches 向下的变形。 接触单元包括固定的热传导系数。,Inventory #01445,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 #01445,热接触 实例,选择下方实体的顶部的线作为目标面

7、。,Inventory #01445,热接触 实例,选择上方实体的底部的两根线作为接触面。,Inventory #01445,热接触 实例,使用缺省设置创建接触对。,Inventory #01445,热接触 实例,修改接触单元的选项来包括温度自由度。,Inventory #01445,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 #01445,热接触 实例,本例使用常数 TCC = .001.,若接触选项,Inventory #01445,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 #01445,热接触 实例,施加强迫的位移。,Y方向的位移 -0.01 in,Inventory #01445,热接触 实例,施加热边界条件。,Temp = 200 F,Temp = 70 F,Inventory #01445,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 #01445,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 = .001.,