Abaqus中热分析应用-热分析简介及意义

一、热分析简介及意义

首先，热学做为物理学的一个分支，人们长期研究的是普遍的原理，在微观范围内进行研究，如分子运动论、理想气体试验定律及状态方程、热力学定律、循环与过程、热传递等。与此同时，确定了物理量：

与热学有关的基本物理量，如温度、内能、热量；

与热力学相关的物理量，如线胀系数、体胀系数、压力系数、比热、焓、熵等；

与热量传递相关的物理量，如热传导率、传热系数等。

随着工业的发展，特别是热力原动机在工业上的应用，如汽轮机、内燃机、核动力装置、火箭及高速飞行器等同时承受外力和高温的作用，并要求效率更高、功率更大、重量更轻。从结构观点看，生热可以引起结构的变形，即热变形，相应的热应力将进一步影响零件或元件的结构完整性，所以迫切需要解决其零部件的热应力问题。

二、热分析类型

从结构的热响应来看，abaqus可以进行以下的热分析：

非耦合的热响应分析

纯热传递分析: 在此分析中，模型的温度场不受应力应变场和电场的影响。但只能在Abaqus/Standard中应用，可以分析热传导、强制对流、边界辐射、空腔辐射等传热问题。

耦合的热响应分析

（1）顺序热-应力耦合

在此类分析中，应力应变场是受到温度场的影响，但温度场不受应力应变的影响或很小，即首先分析传热问题，然后将得到的温度场作为已知条件，进行热应力分析，得到应力应变场。此类问题在abaqus中是使用Abaqus/Standard来求解的。

（2）完全热-应力耦合

此类问题在分析时应力应变场与温度场是有着强烈的相互作用，需要同时求解。完全耦合的热-应力分析可以在Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit中应用

（3）热电耦合

此类分析可以应用Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit来求解电流产生的温度场。

绝热分析

此类分析是力学变形产生热，并且整个过程的时间极其短暂，不发生热扩散，可以应用Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit来求解。

而对于以上热分析问题，abaqus中可以进行稳态、瞬态、线性或非线性分析。