之前简单介绍过摩擦生热的结构-热耦合分析(【结构-热耦合】Ansys WorkBench 如何仿真摩擦生热),在ansys19.0中需要使用命令流,在新版2020中已经可以不使用命令流进行结构-热耦合分析。
刹车盘的摩擦生热是一个经典问题,使用瞬态结构分析(Transient Structural)结合命令流,两个摩擦片固定不动,给车轮施加压力产生较大的摩擦力使其减慢速度。将问题简化,给车轮一个恒定速度,给摩擦片一个恒定压力,看车轮与摩擦片的温升情况。
点击Geometry下模型 > Insert Commands:
et,matid,solid226,11
!设置材料使用网格solid226,11,是分析平面应力的一种网格,11代表分析结构-热耦合
设置接触
设置为有摩擦接触,摩擦系数0.2.
点击Connections > Contacts > BLOCK To DISK(接触名称)>
Definition > Type : Frictional;Frictional Coefficient:0.2
Advanced > Formulation:Augmented lagrange;Update Stiffness:Each Iteration
定义接触单元的类型
点击BLOCK To DISK(接触名称)> Insert Commands:
keyopt,cid,1,1
!设定接触单元包含温度自由度和结构自由度
设置网格
设置整体网格的尺寸:2mm
右键Mesh > Insert > Sizing > 选中三个模型 > Apply
Element Size:2mm
设置网格类型为六面体为主
右键Mesh > Insert > Method > 选中三个模型 > Apply;Method > Hex Dominant
设置为映射网格
右键Mesh > Insert > Face Meshing > 选中所有外表面 > Apply
网格划分结果
分析设置,分为四步,分别设置每步1s,有50个子步。
点击Transient > Anslysis Settings >
Number Of Steps:4
Define By:Substeps
Initial Substeps:50
Minimum Substeps:50
Maximum Substeps:50
边界条件
给两个摩擦片设置压力,50MPa.
点击Transient > Loads > Pressure > 选中摩擦片的两个面 > Apply;Magnitude:50 Mpa
给摩擦片的内圆面设置固定约束。
点击Transient > Supports > Fixed Support > 选中两个摩擦片的内圆面 > Apply
设置Joint(运动副)
点击Connections > Body-Ground > Revolute > 选中车轮的内圆面 > Apply
点击Transient > Loads > Joints > 选择刚设置的Joint ;Magnitude:每秒转动180°
Insert Commands:
/solu!在求解程序中
allsel!所有参与计算的单位和节点
tref,0!热分析参考温度是0℃
trnopt,full!瞬态分析的方法是Full Newton-Raphson,完全法
timint,off,struc!关闭结构的瞬态分析,只进行瞬态热分析
tintpr,,,,1.0!使用默认一阶积分
设置结果
分别查看车轮和摩擦片表面上的温度变化。
点击Solution > Insert > User Defined Result > 选中车轮或摩擦片表面 > Apply > Expression=temp;Output Unit:Temperature
结果查看。
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