在LS-Dyna中模拟摩擦生热

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了在LS-Dyna中模拟两个块状物体相对滑动过程中摩擦生热的步骤。首先，定义了两个物体的材料属性，包括密度、弹性模量、泊松比、比热和热导率。接着，设置小方块为弹性材料，长方体为刚体以提高计算速度。随后，约束了小方块的运动自由度，并设定了运动速度及顶部的压力。文中还详细说明了如何设置两个物体的初始温度、接触关系以及控制选项。最后，介绍了输出设置和后处理，包括温度云图、下压力和摩擦力的获取。整个模拟过程为理解和分析摩擦生热现象提供了有效的方法。

在LS-Dyna中模拟摩擦生热

问题描述：

一短一长的两个块状物体发生相对滑动，两物体初始温度为293K，在小的方块顶部施加100Mpa的压力，小方块在长方体上以10mm/s的速度进行滑动，滑动过程中的动摩擦系数为0.5，考虑两者之间的接触热，两物体材料属性为：

密度：7800kg/m^3

弹性模量：200GPa

泊松比：0.3

比热：0.5 KJ/(Kg·K)

热导率：40 W/(m·K)

材料属性定义：

由于几何模型较为简单，读者可以自行在LS-prepost中创建，也可以使用第三方软件进行建立。在导入有限元模型之后，开始定义材料属性。

定义材料的热属性时，需要添加MAT_THERMAL_ISOTROPIC(T01)对两个物体的热属性进行设置。主要设置HC(比热容)和TC(导热系数)。

小方块用弹性材料MAT_ELASTIC (001)表示，并考虑变形：

长方体用刚体材料MAT_RIGID(020)，这里刚体材料可以提高计算速度，也可对物体进行约束。CMO=1，CON1约束3个平移方向，CON2约束3个旋转方向。

小方块的边界条件：

对小方块进行约束前，需要选择小方块所有的节点，并建立节点集 合, Model > CreEnt > Set Data >*Set NODE > Cre > ByElem & Prop > 点选小方块 > Apply；还需要选中小方块的顶面，建立段面集 合，Model > CreEnt > Set Data >*Set SEGM > Cre > ByElem & Prop > 点选小方块顶面 >Apply。

小方块只能在X方向，Y方向运动。因此需要将其他自由度进行约束，NSID中选择刚刚设置的*SET NODE，并将DOFX和DOFY设置为0.

小方块需要向前运动，需给定向前运动的速度（10mm/s），NSID选择刚刚设置的*SET NODE，而LCID选择如下的*DEFINE_CURVE中的AAA曲线，DOF是表示运动的方向，VAD中的0表示速度，1表示加速度，2表示位移。

小方块跟长方体产生更摩擦的关键条件是需要对小方块有压力，所以需要对小方块顶部施加100Mpa的压力，SSID选择刚刚设置的*SET SEGM，而LCID选择如下的*DEFINE_CURVE中的BBB曲线，这里需要注意的是，凡是设置速度或者力都需要施加一个过渡曲线。

设置两个物体的初始温度为293K，

设置接触关系：

两个物体的接触是面对面的，所以需要对两个物体建立段面集 合，这个操作如上文所示，FS和FD分别表示静摩擦系数和动摩擦系数，这里都填0.5，勾选下面的Thermal，设置如下：

控制选项卡：

输出设置：

输出接触力：DATABASE > ASCII > RCFORC > DT=0.05

后处理：

温度云图：

Y方向的下压力：

X方向的摩擦力：