此示例详述在 Abaqus 中如何进行瞬态传热分析。模型如下所示，边AB 具有恒定温度 100℃，边 BC 和 CD 与空气对流，边 AD 绝热。通过 Abaqus 瞬态热分析，计算板中温度的分布以及点 E 处的温度随时间的变化曲线。在此示例中，长度单位使用 m，温度单位使用 ℃。

1. 几何模型

在 Abaqus/CAE "Part" 模块创建 2D 平面几何图形。

点 E 的温度随时间变化曲线可通过分析步中定义的历史输出获得。为了方便后续定义，需分割边 BC 以创建点 E。在 Abaqus/CAE 中，可以使用 "Partition Edge: Enter Parameter" 功能，通过指定边的分数来分割边。

如下图所示，1）点击 "Partition Edge: Enter Parameter"；2）选择边 BC；3) 指定分数，由于 BC=1m，BE=0.2m，因此指定分数为 0.8。注意箭头的方向，如果箭头方向朝上，则指定分数为 0.2；4）点击 "Create Partition"。5）创建包含点 E 的集 合。

2. 截面属性

2.1 材料参数

进行瞬态热分析，材料参数除了需定义热传导系数外，还至少必须包含材料的密度和比热。材料参数如下所示。

2.2 截面属性

    当使用 2D 平面几何时，截面属性需定义为 "Solid" 类型。

3. 分析步

3.1 定义分析步

在 Abaqus/Standard 中进行瞬态传热分析，总仿真时间为20000 s，为该问题的瞬态解达到稳态条件提供了足够的时间。

在 Abaqus 中用于瞬态热传导分析的积分程序引入了最小可用的时间增量大小与单元尺寸和材料特性之间的关系。当初始时间增量过小时，会导致没有提供有用信息，从而产生虚假的振荡结果。最小可用的时间增量大小可按如下公式评估：

在本例中，单元尺寸∆𝑙 = 0.05m，因此初始时间增量需要满足 ∆𝑡 ≥ 27.24s，因此初始时间增量大小设置为 30s 适用于本例。

3.2 定义场输出

由于本例中需定义对流换热条件，因此在场输出中，除了预定义的输出变量外，还可以选择"FILMCOEF"和"SINKTEMP"，这两个输出变量分别表示定义的对流换热条件的对流换热系数和环境温度，用于检查定义的参数是否正确。

3.3 定义历史输出

使用包含点 E 的集 合 "Plate-1.E" 创建历史输出，以获得点 E 的温度曲线。

4. 相互作用 - 对流

在模型的边 BC 和边 CD 定义对流换热条件，对流系数为 750 W/m^2/℃，环境温度为 0 ℃。

5. 载荷及边界条件

在进行热分析时，温度是自由度，即求解变量。对于瞬态热分析，必须明确定义模型的初始温度。

5.1 初始温度

模型的初始温度在预定义场中定义，在定义时选择整个模型，并将初始温度设置为 0 ℃。

5.2 温度边界条件

在模型的边 AB，施加恒定温度100 ℃。在整个分析过程中，该边的温度保持不变。

6. 网格

网格密度为 0.05 m，使用12×20个DC2D4热传导单元，其节点仅具有温度自由度。当进行瞬态热分析时，建议使用一阶单元，因为使用二阶单元，更容易造成结果的振荡。

7. 计算结果

如下图所示，在边 BC 和边 CD 上 SINKTEMP=0 ℃，FILMCOEF=750 W/m^2/℃，这与前面对流换热条件设置的完全一致。

对流换热系数和环境温度云图

7.2 温度分布

E点的解析值是18.3 ℃，Abaqus的计算值是18.34 ℃，E点的温度曲线如图所示，通过温度曲线可知，在时间 t 约为15000s时，平板上的温度分布趋于稳态。

温度分布云图和点 E 的温度曲线