学年论文-热结构耦合分析问题

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1、学校代码：10128学号：1学年论文题目：热结构耦合分析问题学生姓名：学院：理学院系别：力学系专业：工程力学班级：力学13-2指导教师：二〇一六年七月内蒙古工业大学学年论文任务书学院：理学院班级：力学13-2第3学年学年论文学生姓名：马亮学号：1指导教师：李磊一、题目惹机构耦合分析问题二、目的与意义拓展弹性力学知识，加强热应力弹性力学解答和有限元分析能力。三、要求（包括工作目标、工作方式、工作量等）2016年7月4日到15日，完成学年论文。查阅至少五篇相关文献，介绍不同情况热结构耦合分析问题。撰写一篇5000字的论文。

2、四、工作内容、进度安排介绍不同情况热结构耦合力学问题：列举不同情况热结构耦合有限元分析问题2016.7.4---2016.7.15两周时间完成学年论文。五、主要参考文献相关专利及文献弹性力学，第四版，徐芝轮，高等教育出版社ANSYS12.0入门到精通，机械工业出版社。审核意见系（教研室）主任（签字）指导教师下达时间年月日指导教师签字：摘要热－结构耦合问题是结构分析中通常遇到的一类耦合分析问题。由于结构温度场的分布不均会引起结构的热应力，或者结构部件在高温环境中工作，材料受到温度的影响会发生性能的改变，这些都是进行结构分

3、析时需要考虑的因素。为此需要先进行相应的热分析，然后在进行结构分析。热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，如热量的获取或损失、热梯度、热流密度（热通量）等。关键词：热结构耦合，热应力。目录引言---------------------------------------------------------------1-3力学理论---------------------------------------------------------4-17ANSYS实例-------------------

4、------------------------------------18-32参考文献-----------------------------------------------------------33心得体会-----------------------------------------------------------34引言目前，欧美等工业强国非常注重对汽车制动器热一结构耦合的研究，他们聚焦于热弹性失稳和制动盘“热点”的产生机理与临界条件的分析和制动特性分析，由此得出对制动器优化的方向，诸如，如制动

5、摩擦材料制各，各式各样的制动盘结构优化等。国内对制动器的研究起步较晚，理论基础相对也比较薄弱，理论研究没有取得突破性贡献。对制动器热一结构耦合这一问题的研究，重点一直聚焦在对对偶件的温度场和应力场分析。高诚辉等文献，建立了三维瞬态有限元模型的热流密度模型，提出了较为正确的设定瞬态温度场计算模型边界条件的路线，通过对不同工况条件下的不同制动参数的整理归纳，研究了它们对于求解制动器对偶件温度场分布的作用；文献中，建立了非轴对称的有限元模型，并且综合考虑移动热源的速度可变效应、伴随制动过程进行的不断变化的对流换热系数，以此为

6、基础求解了制动器的温度场；文献以对偶件接触压力为研究对象，分析出对偶件之间接触界面上的压力场特征，研究结果表明制动接触压力在对偶件的接触区域之内不是均匀分布，压力场的分布特征影响因素有热变形、以及由此产生的热应力以及整个制动过程的热和应力耦合特征等等。34吕振华等认为，制动过程并不是一个高度非线性度的过程，于是可以采取间接耦合法进行求解这一过程，他将制动过程划分为三个步骤，首先求解摩擦生热，并且得出这一过程当中的热传导，接着分析温度场变化后热应力场变化，宏观上的表现即为热变形，最后分析对偶件接触区域热流分配，运用这几个

7、步骤的迭代，进行热弹性耦合分析。杨智勇等根据半轴总成的实物，将其模型简化，抽象的建立由制动盘、摩擦片和轮毂三个单体组成的接触弹塑性有限元计算模型，综合材料在一定的温度下会产生塑性变形以及对偶件热传导的瞬态过程这些因素的影响，分析得出摩擦副对偶件的接触区域内温度不一致，局部区域内温度较高，这直接导致摩擦副对偶件在制动器制动时在接触区域的里面形成斑。赵海燕等对高速制动的工况下制动器对偶件的温度场进行了数值分析计算，其建立的有限元模型将摩擦生热过程进行数学描述，提出运用瞬时移动热源来作为热流输入条件，并且创建了循环多次连续制

8、动的工况的有限元计算模型，求解得到了制动盘三维瞬态温度场的分布规律，以及多次连续制动时制动盘的热应力周期变化状态。分析结果显示制动盘上每一个与摩擦片可以接触的点的温度呈现出周期波动的特征，其随时间变化的温度曲线是锯齿状的曲线，由此产生的交变循环热载荷的性质就变成了热疲劳载荷。张立军等叨以通风盘式制动器的模型为原型，在基于制动器台架