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干货 | ANSYS Workbench多体接触热分析

纵横CAE

3月前浏览1501

在多体接触系统中，由于表面粗糙度影响，两个互相接触的固体表面之间常常充满了空气，热量将以导热的方式穿过这种气隙层，这种情况与固体表面完全接触相比，增加了附加的传递阻力，这个阻力称为接触热阻。

热阻类似于电阻，它是热量在传递时遇到的阻力，单位为K/W。显然热阻越大，物体的导热能力就越差，这和导热系数正好相反。在多个材料组成的系统中，接触热阻定义为界面处的温差与流过该界面的热量之比。

前期文章系统讲解了ANSYS Workbench非线性热分析、热辐射分析、热应力分析。本文将介绍ANSYS Workbench多体接触热分析，其分析步骤与其它热分析基本一致，只是需要注意设置界面接触热阻。

ANSYS Workbench稳态热分析项目流程图

界面接触热阻的大小，以及接触热阻的设置，在多体系统热分析中至关重要。根据实际界面接触情况，通常采取以下两种手段处理接触热阻。

1) 忽略接触热阻

对于界面光滑平整、完全接触、充分焊接、不关注界面等，忽略接触热阻。双击Geometry进入DM界面，选中所有零件右击选择Form New Part，形成一个多体零件，从而不设置零件接触关系，忽略零件之间的接触热阻。

2) 考虑接触热阻

对于界面粗糙、接触不良、存在间隙、很关注界面等，需要设置零件之间的接触关系和接触热阻。接触热阻与接触热导率成倒数关系，其在Workbench中的设置方法如下所述：

点击接触对Contact，下方面板中设置Advanced的Thermal Conductance为手动Manual，并设置其值大小。当然，也可以不进行设置，保持默认Program Controlled，由程序自行控制接触热导率的值。

常见界面接触热阻如上述两表所示，实际设置时最好通过试验获得，或取界面材料导热系数的平均值，然后再根据接触情况打一折扣。也可以通过仿真不同接触热阻时温度分布情况，并与实际温度进行比对分析，从而确定接触热阻。

来源：纵横CAE

CAE前处理 | 抽中面

CAE前处理需要对几何模型进行简化处理，否则即使是最简单的物理问题，也很难仿真出满意的结果。本文以实例操作方式介绍一种CAE前处理抽中面方法，具体步骤如下所述。Step 1：创建基准UG打开实体零件，点击菜单栏中的插入——>基准/点——>基准平面——>选择模型下部凹面，点击确定，创建一个基准平面，如图1所示。Fig. 1 创建基准Step 2：智能切分点击菜单栏中的插入——>修剪——>修剪体——>选择几何模型为目标体、新建平面为工具，点击确定，将几何模型拆分成上下两个子体，如图2所示。Fig. 2 智能切分Step 3：抽取中面点击菜单栏中的插入——>曲面——>中面——>面对——>选择下部子体、设置策略为级进——>单击自动创建面对后面的黄色按钮，点击确定，得到图3所示的效果。Fig. 3 抽取中面Step 4：移除参数点击菜单栏中的编辑——>特征——>移除参数——>框选整个模型，点击确定，得到图4所示的效果。Fig. 4 移除参数Step 5：清除实体在部件导航器中选中原来的体单元，点击键盘Delete删除，得到图5所示的片体。Fig. 5 清除实体6）修补片体仔细观察图5所示的片体，上下片体之间存在间隙，并未连成一体，因此需要进行补片操作。Fig. 6 延伸片体点击菜单栏中的插入——>修剪——>延伸片体——>“边”栏选择下部片体的所有靠近上部片体的边线、“限制”栏选择直到选定并选择上部片体，如图6所示，点击确定，得到如图7所示的效果。Fig. 7 修剪片体至此完成实体单元抽中面，另存为x_t、stp、igs等中间格式，导入CAE软件在定义单元属性环节赋予厚度。本案例所用模型较为简单，实际遇到的工程问题千变万化、复杂多样，需要灵活应对、综合应用。来源：纵横CAE