PPT《ABAQUS 专题教程——热传导和热应力分析》

-- 没有外部的能量流进或流出节点. ABAQUS 中的几种热边界条件和热载荷1. 在某些节点上预设温度, *BOUNDARY, 自由度112. 在某些点上或者某些表面上或者体积内预设热率 q ?*CFLUX, *DFLUX, *DSFLUX3. 在某些点上或者某些表面上的边界层(薄膜)条件 ?*CFILM, *FILM 和*SFILM4. 在某些点上或者某些表面上的辐射条件 ?*CRADIATE, *RADIATE, 和*SRADIATE5. 自然边界条件(默认) 边界条件与载荷 1. 预设的温度 *BOUNDARYTNODE, 11,11,500 节点集 第一个自由度 温度 最后个自由度 温度值不变: 变化的温度: *BOUNDARY, AMPLITUDE = amp-1TNODE, 11,11,500 温度幅值 温度受幅值曲线 amp-1控制

1 1 t

0 幅值曲线 变化的温度

500 1 t

0 T 温度的共轭反作用是 热率(热能进入一个已经预设温度值的节点的流通率)输出变量: RFLn 边界条件与载荷 2. 预设的热流量(热率) 节点的集中热流量(与自由度11共轭)通过关键字 *CFLUX 施加 *CFLUX, AMP= amp-1FNODE, 11,30 热率参考值 输入可以参考一个 AMPLITUDE 曲线,使得输入的热率可以随时间变化.输出变量 CFLn 可以反映节点 *CFLUX 的当前值. 分布热流量(通过关键字 *DFLUX 或DSFLUX 施加 q *DFLUX 可以施加在面或体上*DSFLUX 只能施加在面上 *DFLUX, AMP= amp-1ELHOL, S1,300 *DSFLUX, AMP= amp-1SHOL, S,300 边界条件与载荷 3. 边界层(薄膜)条件 -- 热传导中最常见的一种边界条件是一个自由表面被紧临的流体加热或降温-- 关键字 *CFLIM, *FILM 和*SFILM 用于定义边界层条件.-- 边界层系数 h 是ABAQUS 的一个输入参数,量纲: JL-2T-1q-1-- 边界层系数的重要性:热传导的结果严重依赖这个参数典型的,h 是流体雷诺数和流通温度的函数,但也与表面状况如粗糙度,脏污和方位强相关,因此很难去特征化.通常,需要用试验校准的方式来确定 h 的取值. Film, coefficient h q 流体,温度q *FILM PROPERTY, NAME = H111.6E-6, 4014.2E-6, 6019.3E-6,

80 定义 h h是温度q的函数 边界条件与载荷 3. 边界层(薄膜)条件 *CFILM 施加在节点上 *CFILMNODESET, 100., 450, 2.3E-3 *FILM 二维情况下施加在单边上,三维情况下施加在单元面上 *FILMELSET, F3., 450, 2.3E-3 面积 温度 h 温度 h *SFILM 二维情况下施加在面上 *FILMSURSET, F., 450, 2.3E-3 温度 h 边界条件与载荷 4. 向环境的辐射 热传导中的另一种边界条件是黑体辐射 q = -A(T4 C Te4) *CRADIATE 施加在节点上 *CRADIATENODESET, 100., 450, 0.1 Emissivity(0~1) *RADIATE 施加在单元上 *RADIATEELSET, R1., 450, 0.1 *SRADIATE 施加在面上 *CRADIATESURSET, R., 450, 0.1 单元面编号 定义辐射边界条件,需要定义Stefan-Boltzmann常数和绝对零度 *PHYSICAL CONSTANTS, ABSOLUTEZERO = -273.16STEFAN BOLTZMANN = 5.6697E-8 边界条件与载荷 4. 向环境的辐射 辐射率 emissivity 是衡量一个表面有多接近理想黑体的指标 一些常用材料的辐射率:Commercial aluminum sheet: 0.09Heavily oxidized aluminum sheet: 0.2Polished gold: 0.02Rusted iron plate: 0.6Polished iron plate: 0.07Turned, heated cast iron: 0.44Type

301 stainless steel: 0.58Red brick: 0.93Black shiny lacquer on iron: 0.88White vamish: 0.09Water: 0.95 边界条件与载荷 4. 向环境的辐射 是否需要考虑辐射边界条件 Film Radiation Heat flux Surface temperature

0 200

100 Te = Room temp (23oC)h = 10W/m2/oC辐射率=1 温度越高,辐射现象越强 边界条件与载荷 5. 自然边界条件 在任何温度下没有给定热流并没有外部热流的表面,默认条件是通过表面q=0, 即没有通过表面的热流: 理想绝热条件 这是自然(无热载荷)边界条件,用于诸如施加对称边界条件的时候,如 外部热源温度 800oC 内部热源温度 400oC 稳态分析实例 二维热传导 x y 1.0 0.5 A B C D E 0.2 Conductivity = 52W/m/oCFilm coefficient = 750W/m2/oCBoundary conditions:= 100oC C along ABHeat flux =