ABAQUS热应力分析：从热传导到耦合技术

"本资源主要讲解了ABAQUS软件在热应力分析中的应用，特别是热传导和热应力分析的细节。ABAQUS提供了三种热应力分析方法：顺序耦合、完全耦合和绝热分析，分别适用于不同的问题场景。此外，教程还涵盖了热传导的基本概念、材料热性质、单元类型、边界条件、稳态与瞬态分析，以及非线性分析。" ABAQUS在热应力分析中扮演着重要角色，尤其在土木工程应用中。它提供的三种分析程序各有特点： 1. 顺序耦合热应力分析：适用于热效应导致应力，而热场不受位移影响的情况。该分析分为两步，首先进行热传导分析，然后将温度结果输入到应力分析中。 2. 完全耦合热应力分析：在热和应力相互影响的情况下使用，只需执行一次分析即可。 3. 绝热分析：用于快速机械变形导致局部热量但热传导不显著的问题，所有温度变化仅影响局部材料属性。 ABAQUS在热传导方面的特性包括： - 支持稳态和瞬态响应，以及自适应时间步长。 - 完备的热传导边界条件和温度相关的材料属性。 - 实现热接触条件下的热流动。 - 可将温度场直接导入热应力分析。 - 支持相变潜热、强制对流、应力-热传导耦合以及热传导壳单元和空腔辐射等功能。 然而，ABAQUS并非专门的热传导软件，缺乏流体分析、自由对流、浮力驱动流动、热冲击问题的自适应网格以及逆传热分析等功能。 在热传导分析中，ABAQUS基于能量守恒原理求解温度分布，类似于应力分析中的力平衡。基本物理量包括温度、热能、热率、热流量和热传导率。比热表示物质储存热能的能力，而热扩散率描述物质的热传导特性。这些概念构成了热传导分析的基础。 通过类比，我们可以将应力与热、位移与温度变化联系起来，这在理解和解决热应力问题时非常有用。例如，热传导率类似于材料的刚度，比热则类似于材料的弹性模量，它们共同决定了材料对热能的响应方式。在实际工程问题中，理解并运用这些概念能够帮助我们更准确地预测和控制结构在热环境下的行为。