[极简分析] Abaqus热力顺序耦合分析
本文摘要(由AI生成):
本文主要介绍了Abaqus求解多物理场的三种方法:直接耦合、间接耦合和顺序耦合。其中,顺序耦合是一种间接耦合,适用于单向耦合和多步顺序求解的情况,如模流-结构耦合等。文章还通过一个热力顺序耦合实例,介绍了如何将瞬态传热分析的结果应用于力学分析,求解热膨胀结果。具体步骤包括复 制模型、修改场输出、更新材料、定义预定义温度场、提交作业和查看结果。最后,文章展示了求解结果的温度分布云图。
在讲述热力顺序耦合实例之前,我们来回顾下《ABAQUS工程实例详解》第9章的多物理场内容,其中关于顺序耦合摘抄如下。
Abaqus完全具备求解多物理场的能力,其所用求解技术有直接耦合(Fullycoupling)、间接耦合(Co-simulation)和顺序耦合(Sequentialcoupling)3种
直接耦合:在Abaqus中,直接耦合是应用内嵌的完全耦合程序(Built-in Fully Coupled Procedures)实现,即对各个物理场添加相应的自由度且使用同一个求解器,比如温度、电势等代表相应的物理自由度。
间接耦合:Abaqus间接耦合技术是指耦合多物理场时,协同多个求解程序同步求解,比如常提到的流固耦合FSI(Fluid-structureInteraction)就主要用于求解气流-结构的热交互、水流-结构的力交互。实现Abaqus间接耦合多物理场,是同时调用多个Abaqus求解程序,以及第三方程序,比如流-固耦合,即同时调用Abaqus/Standard或Abaqus/Explicit和Abaqus/CFD或Fluent等,所以求解可以是线性或非线性、稳态或瞬态。
顺序耦合:笼统来说,顺序耦合也算是间接耦合,只是把间接耦合的多物理场同步协同求解,演变成多物理场多步顺序求解,比较适用于间接耦合中提到的单向耦合情况,以及模流-结构耦合(先注射成型再结构分析)等。
| 求解程式 | 多程式求解 | 应用范围 | 耦合强度 |
直接耦合 | 单一内置 | 独自求解 | 有限 | 强 |
间接耦合 | 多个内置或第三方 | 协同同步 | 局限 | 中 |
顺序耦合 | 多个内置或第三方 | 独自顺序 | 最广 | 弱 |
接着[极简分析]带孔平板的Abaqus稳态热传分析、[极简分析] Abaqus瞬态热传分析、[极简分析] Abaqus辐射和散热分析、[极简分析] Abaqus带孔平板的结构分析继续讲解热传和热应力。本节对[极简分析] Abaqus带孔平板的结构分析进行结构的热膨胀分析,热分布已由[极简分析] Abaqus瞬态热传分析计算获得,如下图。
温度分布@Step 1, Increment 50
复 制模型
右键树目录Model-Mechanics_Linear,复 制为新的模型,命名为Model-Mechanics_Linear-Ther,后文将对此复 制的新模型进一步设置。
修改场输出
更新材料
在Property模块,对Aluminum材进行编辑,新增其热膨胀系数为2.4E-5。
定义预定义温度场
对预定义场的定义为本文关键步骤。读取 Model-Thermal_Transient-2模型中瞬态传热分析结束时的温度分布数据,并将其应用于力学分析,以求解热膨胀结果。
在Load模块,对全部几何的初始步,创建名称为DELTA_TE的温度预定义场,其通过调用已求解的Thermal_Transient-2.odb的increment=0时刻的温度分布,并插值到当前模型。
然后对此预定义场在Step=1时刻的温度进行设置如下,即Step 1分析步的开始~结束时间的温度场都给予定义,本结构模型因为1次Increment就完成了求解,故而Begin increment和End increment均为50。
注:热传求解模型的网格和结构求解模型网格可以不一致,空间大小也可以不一致,其是通过空间插值完成映射。具体增量步数字的定义需小心设置,可参考《ABAQUS工程实例详解》。
提交作业
在Job模块,创建本模型的相应作业Model-Mechanics_Linear-Ther。
查看结果
如下图查看应力结果,其中变形放大100倍。可与[极简分析] Abaqus带孔平板的结构分析未涉及热膨胀的应力分布做比较。
最后时刻的温度分布云图如下,与[极简分析] Abaqus辐射和散热分析的温度分布做比较,是一致的。