關於摩擦生熱分析

2021-02-23 正脈科工 CAE

1、摩擦生熱基本概念

摩擦生熱是常見的工程問題，摩擦生熱是能量轉換的過程，即把摩擦能轉換為機械能的過程。

產生摩擦熱，必須激活帶溫度自由度的接觸，同時必須使用熱-結構耦合單元，即摩擦生熱為直接熱結構耦合，也就是雙向熱-結構耦合問題。

2、耦合場單元

1）PLANE223

Structural-Thermal

Piezoresistive

Electroelastic

Piezoelectric

Thermal-Electric

Structural-Thermoelectric

Thermal-Piezoelectric

Structural-Diffusion

Thermal-Diffusion

Structural-Thermal-Diffusion

2）SOLID226 

Structural-Thermal

Piezoresistive

Electroelastic

Piezoelectric

Thermal-Electric

Structural-Thermoelectric

Thermal-Piezoelectric

Structural-Diffusion

Thermal-Diffusion

Structural-Thermal-Diffusion

3）SOLID227  

Structural-Thermal

Piezoresistive

Electroelastic

Piezoelectric

Thermal-Electric

Structural-Thermoelectric

Thermal-Piezoelectric

Structural-Diffusion

Thermal-Diffusion

Structural-Thermal-Diffusion

3、插入命令流

(1)定義耦合場單元

ET,1,226,11

MP,EX,1,2e11  

MP,PRXY,1,0.3  

MP,DENS,1,7800 

UIMP,1,REFT,,,20

MP,ALPX,1,4.1e-6  

MP,KXX,1,100

MP,C,1,180

（2）激活接觸的熱自由度

keyopt,cid,1,1

keyopt,tid,1,1

RMODIF,cid,14,2e5

RMODIF,tid,14,2e5

(3)定義初始溫度與參考溫度

TUNIF,20,  

TREF,20,

（4）定義熱邊界

sf,ww,conv,50,20


4、實例-圓柱摩擦生熱

如圖給出了圓柱轉動摩擦生熱計算模型，該模型由底座和圓柱體組成。

底座和圓柱的材料參數相同，即彈性模量為2E11Pa,泊松比為0.3，密度為7800Kg/m3,熱膨脹係數為3.1E-6,導熱係數為70，比熱為120，摩擦係數為0.2，熱接觸導熱係數為2E5。

完全固定約束底座底面，在圓柱頂面施加如圖2所示的轉速，同時在整個求解過程中在圓柱頂面施加向下的壓縮量為2E-4m

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