workbench热力学与结构力学多物理场耦合仿真.docx

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workbench热力学与结构力学多物理场耦合仿真

Workbench热应力与结构应力多物理场耦合仿真

这就是分析的例子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,只有一点热传导率与比热容,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。

特别就是螺钉的接触设置,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,查瞧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

直接查瞧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,再查瞧结果:

增加约束

最大应力在螺钉固定区

大家关注的就是陶瓷的应力,所以可以单独查瞧陶瓷应力

增加螺钉后,陶瓷与基板的接触应力变大了,肯定就是螺钉固定基板,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。