ABAQUS热应力分析 附ABAQUS中初始地应力的施加下载

热应力分析过程

ABAQUS 提供三种热应力分析程序：

1. 顺序耦合热应力分析，最常用的方法

• 当应力是由热量场存在造成的，并且热求解过程与应力状态无关，也就是说应力依赖于热产生，而热并不依赖位移。

• 需要跑两个分析: 先分析热传导，再将温度结果导热应力分析

• 热分析的结果，如温度(位置，时间的函数)被读入应力分析，作为一个预定义场。

2. 完全耦合热应力分析，最常用的方法

• 应力依赖于温度场并且温度也依赖于应力场。

• 只需要跑一个析。

3. 绝热分析

• 这个分析的目的是模拟机械的变形产生局部的热量，但是时间很短，

热传导不明显

• 所有的温度增加是在材料局部发生的，并且只影响局部材料点的机械

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顺序耦合热应力分析

在热传导分析中，温度是未知量━求解温度场

在应力分析中，位移是未知量节点的温度作为已知的外部载荷来产生热应变

对于静力学分析计算应变:

应力求解:

这样，热场通过以下方式影响机械场:

热膨胀(收缩)

与温度相关的机械属性

- 热膨胀

一个未约束体在温度增加的情况下，通常会产生体积膨胀，这种应变与温度之

间的特征因子成为: 热膨胀系数(Coefficient of Thermal expansion, CTE)

CTE 可以定义为与温度相关的，也可以是各向同性或各项异性

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实例：带孔平板的热应力分析

问题的描述

整个平板的初始温度为20℃，当温度升高为120℃时，平板会发生热膨胀，

而平板顶部的固支约束会限制模型的变形，模型的应力场发生相应的改变。

材料的线膨胀系数为1.35e-5/℃，要求分析模型在120℃下的应力场。

轧辊拉伸深度为0.04m,Cu层和 Fe层拉伸深度为0.03m

紫铜Cu材料数据

膜层散热系数为200（25℃时）用于设置表面热交换条件

轧辊与Cu层的摩擦系数为0.2，Cu层与Fe层之间的摩擦系数为0.3

轧辊速度为-1.5rad/s(顺时针)，Cu层和Fe层速度为-0.05m/s热

轧温度为850℃，轧辊速度一直认为是25℃。

轧辊与Cu层的热传导系数

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