workbench热力学与结构力学多物理场耦合仿真精编版.docx
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workbench热力学与结构力学多物理场耦合仿真精编版
Workbench热应力与结构应力多物理场耦合仿真
这是分析的例子ANSYS实例数据(ANSYSWORKBENCH14.5版本)
自己做的一个小例子,下图所示刚基板受热,热传导到陶瓷上,两种材料热膨胀系数不一样,受热速度不一样,导致温度不一样,热导致两种材料发生热应力
也可以坚固基板的四个螺钉孔,分析热导致的结构应力
ANSYSworkbench中建立瞬时热分析,再建立结构分析,结构分析共用热分析结果。
如下图所示:
在DM中,导入PRO/E建立的模型
在model中进行前处理
给两个PART添加材料属性
发现没有陶瓷的材料,所以要添加陶瓷的材料属性。
进入到材料属性中,又发生陶瓷的材料属性太少,只有一点热传导率和比热容,要新加弹性模量才能结构分析,还要增加热膨胀系数
给陶瓷新增热膨胀系数,弹性模量
刷新材料属性
给陶瓷,铁添加材料属性
焊接,在这里假设为绑定接触
接触的类型多,且复杂,最难设置的就是接触边界条件,如果接触没有设置对,仿真结果完全不对,或者不收敛。
特别是螺钉的接触设置,带间隙的接触
划分网格,自由划分如下,明显感觉陶瓷划分不好
使用multizone网格
分析时间改为50S后的结果
在一个面加载150度温度,查看50S后的结果
分析后温度场
由于前面已经增加了结构分析,所以分析里面已经有结构的分析项
直接查看不对基板进行约束的,自由状态的结构应力图:
对基板螺钉孔进行固定约束,再查看结果:
增加约束
最大应力在螺钉固定区
大家关注的是陶瓷的应力,所以可以单独查看陶瓷应力
增加螺钉后,陶瓷与基板的接触应力变大了,肯定是螺钉固定基板,导致基板的形变发生变化,引起接触区域的变形更大导致。
这时需要优化螺钉的固定位置。