热学科并不是一个单独的物理学科,伴随其产生到发展的过程,我们可以将热分析分为三大类:产热分析、传热分析和散热分析。
产热分析一般有两大类情况:电流热效应也就是电磁生热(焦耳定律)和摩擦生热(机械能以做功形式向内能转换);
传热分析一般指热量在结构内部的传递或者扩散,也就是热传导现象;
散热分析一般指的是能量通过流体扩散变化,常见的有空气散热、水冷散热和油冷散热等形式。
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模型
摩擦生热这个问题在刹车盘行业比较重要,我们以此为例,准备一个简化的刹车系统模型,一个简单的圆盘,一个扇形块体。
Ansys 摩擦生热分析
材料
材料我们从系统库里选了两个,Structural steel和Alumina,88%。在这里,如果考虑温度对材料属性的影响,可以直接给定不同温度下的材料属性数据,这样在分析的时候软件就会自动考虑了。
连接
连接这里主要有两类:刹车盘与刹车片的接触,要给定摩擦系数;运动副,刹车片定义移动副以施加刹车力,刹车盘定义转动副以模拟转动效果。
Ansys 摩擦生热分析
网格
Ansys 摩擦生热分析
设置定义
设置这里主要有四个方面:分析载荷步,物理场,运动副载荷和对流条件:
(1)分析步我们定义两个,在第一个分析步,施加刹车力并保持到第二个分析步,时间可以短一些;第二个分析步定义转动,这里我们示意性的定义1s。
(2)模型中全部零件均参与结构场和温度场的变化,所以整体选择结构和温度。
(3)利用连接里定义的运动副施加载荷和约束,运动副本身具有一定自由度的约束,我们只需要把释放的自由度进行定义:移动副施加力,转动副施加转动角度或转速。
(4)除此之外,因为我们模拟的是摩擦生热,还要定义温度条件,这里我们定义对流条件,选用系统自带的简单对流形式。