March 30, 2002 11-4
HEAT TRANSFER 6.0
HEAT TRANSFER 6.0
热接触
• 摩擦导致的热生成 ： q = FHTG * t * v
– FHTG 为能量转换为热的百分比（由实常数输入） – t 为相应的摩擦应力 – v 为滑动状态 – 热可能被不均等得分配给接触面和目标面：
培训手册
Inventory #01445
March 30, 2002 11-6
HEAT TRANSFER 6.0
热接触
• 辐射：
q = RDVF * EMIS * SBCT * [(TE + TOFFST)4 - (TC + TOFFST)4] – RDVF为辐射的形状系数（由实常数输入）
• RDVF 可以为表参数（时间、温度，间隙的函数）
– EMIS 为面的辐射率（材料属性）
– SBCT为Stefan-Boltzmann常数 （由实常数输入）
– TOFFST 为由绝对温度的温度偏移（命令TOFFST ）
– 接触面和目标面间的热流
0 < gap < pinball
– 自由面中接触面到环境的热流
• 自由面的确定与对流相同
培训手册
Inventory #01445
qc = FWGT * FHTG * t * v qt = (1-FWGT) * FHTG * t * v
培训手册
车轮的刹车垫
Inventory #01445
March 30, 2002 11-5
HEAT TRANSFER 6.0
热接触
• 对流： q = CONV * (TE - TC)
– CONV 为对流换热系数（可由SFE 施加表参数荷载）
– TE 为目标面的温度，或者为自由面的环境温度 （SFE）
– TC 为接触面的温度
– 接触面和目标面间的热流
0 < gap < pinball
– 自由面中接触面到环境的热流
• 自由面由下面的条件确定：
– 开放的环境的接触
(gap > pinball)
– 只存在接触单元（忽略目标单元）
– 如果存在目标单元，其Keyopt(3)=1
– 不能同时在某个单元上施加对流
Invent 11-8
HEAT TRANSFER 6.0
热接触
培训手册
• 热接触技巧
– 接触导热系数 TCC • 单位为 热 / (时间*度*面积) • 一般小于相应的接触实体的导热系数
– 对摩擦生热，TIME 必须有真实的时间单位 • 但是，如果结构的惯性和阻尼不重要，可以关闭瞬态效应以加速求 解TIMINT,STRUC,OFF
– 使用缺省设置创建接触对。
培训手册
HEAT TRANSFER 6.0
Inventory #01445
HEAT TRANSFER 6.0
培训手册
ANSYS-热分析培训-热接触解 析
HEAT TRANSFER 6.0
热接触
培训手册
• ANSYS能够模拟这种情况以及其他复杂的热问题，通过使用….
– 结构－热接触的耦合场分析 • 支持通用的热接触分析能力。 • 典型应用： – 金属成形 – 装配接触 – 燃气涡轮
– 接触面间的热传导 – 摩擦耗能所导致的热生成 – 热对流和/或热辐射
• 具有小间隙的接触面 • 从自由面到环境 – 开放的间隙处的热流输入
注意: 本课程主要讲述接触面之间的热传导。有关热接触其他功能的情 况请参考ANSYS相关文档。
Inventory #01445
March 30, 2002 11-3
– 不对称的求解选项会对摩擦滑动有利
• NROPT,UNSYM
Inventory #01445
March 30, 2002 11-9
HEAT TRANSFER 6.0
热接触
… 实例
热接触－传导问题
• 两个具有不同材料属性的实体相接触。 • 实体的两端具有不同但固定得温度值。 • 作用在顶面的力使实体之间存在接触压力。
培训手册
Inventory #01445
March 30, 2002 11-10
HEAT TRANSFER 6.0
热接触
… 实例
• 本实例将会简化为平面应变，对称模型来求解。 • 顶面具有 0.01 inches 向下的变形。 • 接触单元包括固定的热传导系数。
培训手册
Inventory #01445
培训手册
HEAT TRANSFER 6.0
Inventory #01445
March 30, 2002 11-13
热接触
… 实例
– 选择上方实体的底部的两根线作为接触面。
培训手册
HEAT TRANSFER 6.0
Inventory #01445
March 30, 2002 11-14
热接触
… 实例
March 30, 2002 11-7
HEAT TRANSFER 6.0
热接触
培训手册
• 外部的热流密度输入
– SFE 只能施加在接触面上（不能施加在目标面上） • 只有接触状态为开时，热流密度才起作用 • 对近距离的接触，热流密度同时作用在接触面和目标面上 • 对于自由面的情况，热流密度只作用在接触面上 – 自由面的确定与对流相同
March 30, 2002 11-11
热接触
… 实例
1. 使用输入文件 “th_contact.inp”，读入模型。 2. 使用接触向导创建接触对。
培训手册
HEAT TRANSFER 6.0
Inventory #01445
March 30, 2002 11-12
热接触
… 实例
– 选择下方实体的顶部的线作为目标面。
热装配
摩擦生热
Inventory #01445
March 30, 2002 11-2
热接触
培训手册
HEAT TRANSFER 6.0
• 耦合场单元（PLANE13，SOLID5）和KEYOPT(1) = 1的面－面接 触单元
– 也可以使用单纯的热分析单元 • 固定接触单元所有的结构自由度
• 重要特性：
热接触
• 热传导： q = TCC * (TT - TC)
– TCC为热接触导热系数（由实常数输入） • 可以使一个表参数（压力和温度的函数）
– TT 与TC 分别为目标面及接触面温度 – 当处于接触状态时将关闭热流 – 模型温度在接触面处不连续
没有 DT （连续材料）
DT （接触面）
培训手册
Inventory #01445