ABAQUS热力耦合分析

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1、ABAQUS热力耦合分析1.概述通常，执行热-应力分析是为了研究以下原因引起的应力和应变：（1）结构中CTE的不匹配；（2）结构局部区域快速的温度改变（热冲击）。2.热-应力分析类型ABAQUS提供三种热-应力分析类型：顺序耦合的热-应力分析、完全耦合的热-应力分析、绝热分析。（1）顺序耦合的热-应力分析这是最常用的热-应力分析方法。这种应力分析依赖于温度场，但温度场却不依赖于应力场（应力受温度影响，但温度不受应力影响）。如果已知温度，则可以直接进行指定（不需要先进行传热分析），或者执行两个分析任务：首先进行传热分析，然后将得到的温度读入应力分析中。温度

2、解通常为位置和时间的函数，将其以预定义场的形式读入应力分析中。Abaqus/Standard在单元的材料点上，依据下式计算热应变：其中为热膨胀系数，为当前温度，为初始温度，为线膨胀系数的参考温度。假定线膨胀系数的参考温度上的热膨胀为零。如果膨胀系数不是温度的函数，则无需考虑。（2）完全耦合的热-应力分析应力场与温度场相互影响，完全耦合。此时只需要一个分析任务，因为温度与应力相互依赖，因此两者同时进行求解。热力耦合具有强烈的非对称性。在Abaqus/Standard中，非对称的耦合方程系统的求解代价非常高；而对称的热方程系统和对称的力学方程系统的求解非常廉

3、价；绝热分析中只有力学方程系统需要求解，求解更高效。在顺序耦合分析中，单独的分析类型可以充分利用自动时间增量步算法，以提高计算效率。然而，在完全耦合的分析中，由于热力相互作用使得上述方法的优势大打折扣！因此，完全的耦合分析只在必要时使用。相对而言，顺序耦合分析或绝热分析的计算效率更高。（3）绝热分析力学变形产生的局部热量，由于历时极短，可以忽略相应的热传导，此时可应用绝热分析。这种分析中，所有升温都局限于材料点处，且也只影响该点处的材料属性。这种分析称为“绝热(adiabatic)”，因为每个材料点与周围环境似乎是完全隔热的——所有生成的热量都保存在生成

4、点处。给定的事件的发生足够迅速，以满足绝热假定时，才可执行绝热分析。可以通过下式进行判断：为热量通过单元边界传导的近似时间。绝热分析中的热应力可以考虑弹塑性材料，也可以考虑材料的率相关属性，分析类型可以是静态或动态的。绝热分析输出变量为积分点上的温度，而不是节点上的温度。绝热分析必须的材料选项为：*ELASTIC*PLASTIC*DENSITY*SPECIFICHEAT*INELASTICHEATFRACTION可选的材料行为包括：*RATEDEPENDENT*LATENTHEAT