ABAQUS热应力分析实例详解

热应力分析实例详解学习要点通过实例分析，学习如何进行热应力分析，并掌握ABAQUS/CAE 的以下功能：1）在Material 功能模块中，定义线胀系数；2）在Load 功能模块中，使用预定义场（predefined field）来定义温度场；实例1：带孔平板的热应力分析定义材料属性——Property Property——Material——Edit——steelMechanical——Elastic, 输入弹性模量和泊松比定义材料属性——Property Property——Material——Edit——steelMechanical——Expansion, 输入线胀系数定义边界条件——Load定义边界条件——Load定义边界条件——Load固支边界条件使用预定义场定义初始温度Load——PredefinedField Manager使用预定义场使模型温度升高至120℃网格划分——Mesh结果分析——Visualization小结在ABAQUS中进行热应力分析的基本步骤：⏹定义线胀系数⏹定义初始温度场⏹定义分析步中的温度场实例2：法兰盘感应淬火的残余应力场模拟问题描述：◆表面感应淬火是一种工程中常用的热处理工艺，其原理是使用感应器来对工件的局部进行加热，然后迅速冷却，从而使工件表面产生残余压应力，抵消工作载荷所产生的一部分拉应力。

◆表面感应淬火可显著提高工件弯曲疲劳抗力和扭转疲劳抗力，工件表面产生的马氏体具有良好的耐磨性。

实例2：法兰盘感应淬火的残余应力场模拟 本例中的法兰盘经淬火后，由试验测得法拉盘的内圆角表面残余压应力约为-420MPa。

法拉盘的一端固定，另一端的整个端面受向下的面载荷p=100MPa，法拉盘内孔直径为24mm，材料的弹性模量为210000MPa，泊松比为0.3，线胀系数为1.35e-5/ ℃。

要求：模拟分析感应淬火所产生的残余应力场，并分析此残余应力场在缓和应力集中方面所起的作用。

热应力分析实例详解学习要点通过实例分析，学习如何进行热应力分析，并掌握ABAQUS/CAE 的以下功能：1）在Material 功能模块中，定义线胀系数；2）在Load 功能模块中，使用预定义场（predefined field）来定义温度场；实例1：带孔平板的热应力分析定义材料属性——Property Property——Material——Edit——steelMechanical——Elastic, 输入弹性模量和泊松比定义材料属性——Property Property——Material——Edit——steelMechanical——Expansion, 输入线胀系数定义边界条件——Load定义边界条件——Load定义边界条件——Load固支边界条件使用预定义场定义初始温度Load——PredefinedField Manager使用预定义场使模型温度升高至120℃网格划分——Mesh结果分析——Visualization小结在ABAQUS中进行热应力分析的基本步骤：⏹定义线胀系数⏹定义初始温度场⏹定义分析步中的温度场实例2：法兰盘感应淬火的残余应力场模拟问题描述：◆表面感应淬火是一种工程中常用的热处理工艺，其原理是使用感应器来对工件的局部进行加热，然后迅速冷却，从而使工件表面产生残余压应力，抵消工作载荷所产生的一部分拉应力。

◆表面感应淬火可显著提高工件弯曲疲劳抗力和扭转疲劳抗力，工件表面产生的马氏体具有良好的耐磨性。

实例2：法兰盘感应淬火的残余应力场模拟 本例中的法兰盘经淬火后，由试验测得法拉盘的内圆角表面残余压应力约为-420MPa。

法拉盘的一端固定，另一端的整个端面受向下的面载荷p=100MPa，法拉盘内孔直径为24mm，材料的弹性模量为210000MPa，泊松比为0.3，线胀系数为1.35e-5/ ℃。

要求：模拟分析感应淬火所产生的残余应力场，并分析此残余应力场在缓和应力集中方面所起的作用。

1.1基于ABAQUS的热应力分析1.1.1 温度场数据处理(1)打开INP_Generator.exe，出现如下软件界面：图1.数据处理软件(2)点击“浏览”按钮，选择由FLUENT导出的inp文件所在路径，如下图所示：图2.路径选择(3)点击“生成”按钮，则在inp文件所在路径下自动生成包含多个温度场的ABAQUS输入文件ABAQUSinputfile.inp。

图3.生成包含连续温度场INP文件1.1.2 复材工装模板热应力分析(1)打开ABAQUS，导入inp文件后，打开Tools菜单下“Set - Manager”，如下图所示。

检查是否有名为“PID6”的set，若没有则创建一个名为“PID*”的set，set为模板整体。

（“*”为任意数字或字母）图4.创建SET(2)打开Plug-ins菜单下“CAC Project - Composite Analyse”，弹出如下界面。

在Step1标签中输入用到的材料名称并选择工作路径；在Step2中定义铺层信息，可通过右键删除或添加行；按照Step3和Step4的提示，使用ABAQUS/CAE自身功能完成剩余分析工作。

(a)(b)(c)图5.定义材料及铺层(3)进入Load模块，定义垂直于模板表面平面部分的局部坐标系。

选择“Tools”菜单下“Datum”，Type选择“CSYS”Method选择“3Points”，然后默认点击“Continue”按钮。

依次在模板表面选择坐标原点、X轴上点和XY面上的点，生成局部坐标。

图6.定义模板局部坐标系(4)点击“Create Boundary Condition”按钮，弹出边界条件定义对话框。

Step设为“Initial”，Category选择为“Mechanical”，Types for Selected Step 选择为“Displacement/Rotation”，点击“Continue”，如下图所示：图7.选择约束类型(5)将“Select regions for the boundary condition”选为“by angle”，选中模板下表现所有结点（按住Shift键可多选），点击鼠标中键，弹出如下边界条件编辑对话框，给模板施加U3和UR3约束，CSYS选择为模板局部坐标系。

Abaqus热应力分析实例1 说明：本例通过简单的杆状零件，介绍abaqus热分析的基本步骤。

利用abaqus/CAE分析图1所示的杆状零件，四面加热条件下（随时间升温T=20+5t）的温度场，并以该温度为初始条件，分析零部件受力状况。

图1为杆状零件截面的图2传热分析2.1创建part进入part模块，点击创建部件，name输入bar，模型所在空间选择3维，类型选择可变性，shape选择Solid，Type选择Extrusion，Approximate size 输入200，设置如下图，点击Continue，进入二维截面创建，分别输入（25,25）、（-25,-25）两两点，完成草图绘制，Depth（长度）输入500，完成部件的创建，如下图所示。

2.2 创建材料和截面切换到property模块，Density输入7.74e-09，Conductivity（传热率）、Specific Heat （比热）与温度有关，输入如下：2.3点击，弹出Create Section对话框，name输入Section-1，Categeory选择Solid，type选择Homogeneous，点击continue，弹出Edit Section，选择刚创建的材料Steel。

2.4赋予属性点击，选择部件，中键确定，完成材料赋予。

2.5创建分析步创建一个Heat Transfer（热传递）分析步，点击Continue，basic工具栏设置，选择Transient(瞬态分析)，time period设置为100，切换到incrementation,设置如下图。

2.6 热传递与热辐射设置在杆四周面加载一个随时间变化的的温度T=20+5t，切换到interation模块，创建温度曲线，Tools》Amplitude》create，name输入Amp-1，Type选择Tabular，列表设置如下左图。

点击，分析步选择step-1，选择surface file condition，点击continue，film coefficient 设置为0.4，Sink temperature 为1，Sink amplitude 选择上述创建的温度曲线。

基于ABAQUS的刹车盘热应力分析随着机动车数量的不断增加，刹车系统的安全性和使用寿命成为一个重要的研究方向。

刹车盘作为刹车系统的关键部件之一，其材料选择对于提高机动车的安全性能至关重要。

在刹车过程中，由于制动器片和刹车盘之间的不断摩擦，会产生大量的热量并引起刹车盘的热应力，影响刹车盘的性能与使用寿命。

为深入研究刹车盘的热应力，本文采用ABAQUS软件对刹车盘进行热应力分析。

首先，我们需要进行前期工作。

根据实际情况，选取合适的刹车盘模型和材料模型，并设置刹车盘的几何尺寸和初始温度以及制动器片的作用力。

在模型的加工过程中，需要注意刹车盘各部位的加工精度，以保证模型的准确性。

然后，我们对刹车盘进行热传递分析。

刹车盘在刹车过程中会受到大量的制动器片摩擦产生的热量的影响，因此需要对其热传递进行分析。

在计算过程中，我们需要根据实际数据设置以下参数：热扩散系数、材料密度和比热、传热系数等。

这些参数可以在材料手册中获得。

接下来，我们进行热弹性分析。

在高温和大应力的环境下，刹车盘内部会产生热应力，导致刹车盘的力学性能发生变化。

利用ABAQUS软件对于刹车盘的热应力进行分析，可以了解到刹车盘在制动过程中是否发生变形、开裂等破坏现象，预测刹车盘寿命并进行优化设计。

最后，我们将分析结果进行打印和分析，根据热应力分析结果，对刹车盘的合理性进行评估。

如果出现问题，可以尝试通过改变制动片的材料、设置通风方式等方式来解决问题，提高刹车盘的寿命和安全性能。

总的来说，ABAQUS软件提供了一个重要的工具，用于对于刹车盘的热应力进行分析、寿命预测和性能优化。

通过对于刹车盘的热应力分析，我们可以有效提高机动车的安全性和使用寿命，保障行车安全。

刹车盘的热应力分析需要大量的相关数据，从材料的热物理参数到刹车盘的几何尺寸等方面都需要考虑。

下面列举了一些相关数据，并进行分析。

1. 刹车盘材料的热物理参数：例如，材料的热扩散系数、比热和密度等，这些参数会影响刹车盘在制动过程中的热传递和热应力。

abaqus cohesive单元热应力-概述说明以及解释1.引言1.1 概述Abaqus cohesive单元作为一种专用于模拟接触与断裂的元素，在工程领域有着广泛的应用。

在工程实践中，温度是一个重要的考虑因素，热应力的存在对材料性能和结构稳定性产生着重要影响。

因此，研究和了解热应力对cohesive单元的影响，对于准确模拟材料行为和结构性能至关重要。

本文将深入探讨Abaqus cohesive单元的原理、热应力对cohesive 单元的影响以及cohesive单元在热应力下的应用。

通过分析和研究，希望能够为工程实践提供一定的理论指导和方法参考，以更好地应对复杂工程环境下的材料行为和结构性能问题。

1.2 文章结构本文主要分为三个部分，分别是引言、正文和结论。

在引言部分中，首先概述了abaqus cohesive单元热应力的主题，介绍了研究的背景和意义。

同时，明确了文章的目的，即探讨热应力对cohesive单元的影响及其在实际工程中的应用。

在正文部分中，将详细介绍abaqus cohesive单元的原理，讨论热应力对cohesive单元的影响，并探讨cohesive单元在热应力下的应用。

通过理论分析和实例展示，揭示热应力对cohesive单元性能的影响机制和工程应用。

最后，在结论部分中，对全文进行总结，展望未来研究方向，并给出论文的最终结论和建议。

通过整体的论述和分析，为读者提供详尽的信息和深入的理解。

1.3 目的本文旨在探讨abaqus cohesive单元在热应力环境下的行为特性，重点分析热应力对cohesive单元性能的影响。

通过深入研究，旨在为工程领域中使用cohesive单元进行热应力仿真提供理论支持和实践指导，进一步完善和优化工程设计和计算方法。

同时，通过本文的分析和讨论，希望可以为相关领域的研究者提供参考，促进该领域的发展和应用。

2.正文2.1 Abaqus cohesive单元的原理Abaqus cohesive单元是ABAQUS软件中一种用于模拟接触和断裂行为的特殊元素。

ABAQUS热应力分析实例详解热应力分析是指在材料受到热载荷的作用下，由于温度和热应力的非均匀分布而产生的应力状态。

ABAQUS是一种常用的有限元分析软件，可以用于进行热应力分析。

下面将以一个实例来详细介绍ABAQUS热应力分析的流程和步骤。

假设我们有一个具有热源的方形材料板，需要分析其热应力分布情况。

首先，我们需要确定仿真模型的几何尺寸和材料属性。

假设板材的尺寸为10cm x 10cm，材料为铝，具有线膨胀系数α=23.1×10^-6/°C和热导率λ=237W/m·K。

1. 创建模型：打开ABAQUS软件，创建一个新模型，并在模型中创建一个二维平面应变比例等效热应力分析。

选择“3D”模型，然后在“Parts”面板中点击右键，选择“Create”->“Part”，设置尺寸为10cm x 10cm。

2. 材料属性定义：在“Model”面板中选择“Materials”->“Create”->“Isotropic”来定义材料的力学性能。

输入铝的杨氏模量E=71 GPa和泊松比ν=0.333. 模型网格划分：在“Model”面板中选择“Mesh”->“Create”->“Part”，选择要进行网格划分的实体和面，然后定义网格大小。

可以根据需要设置不同大小的网格。

4. 网格单元类型选择：在“Mesh”面板中选择网格划分的网格单元类型。

可以选择线性三角形元、线性四边形元或其他类型的单元。

5. 温度加载：在“Model”面板中选择“Loads”->“Create”->“Temperature”来定义温度加载。

选择加载的表面或体实体，并设置温度大小和类型（恒定温度或温度曲线）。

6. 边界条件定义：在“Model”面板中选择“Bounadry Conditions”->“Create”->“Encastre”来定义边界条件。

选择边界条件所在的边或节点，并设置边界条件类型（固支、自由度约束等）。