ANSYS Workbench 摩擦生热分析教程

"摩擦生热分析案例" 在ANSYS Workbench中进行摩擦生热分析是一项复杂的任务，涉及到多个物理场的耦合。本案例中，我们关注的是一个滑块在定块上的滑动，以此来研究摩擦导致的热量生成、温度分布以及应力分布。滑块在定块表面施加了10MPa的垂直压力，滑动距离为3.75mm。分析的目标是计算出由摩擦产生的热量，并了解两个部件内部的热应变状态。 关键在于选择合适的单元类型和分析方法。在这个案例中，使用了瞬态结构动力学分析系统，并将单元类型更改为PLANE223，这是一个能够处理结构-热耦合的单元。PLANE223单元允许同时分析结构响应和温度变化，是解决此类问题的理想选择。 分析步骤包括定义两个载荷步：第一步滑块移动至最终位置，第二步保持位置以获得平衡状态。结构分析部分仅考虑静力学，而热分析则采用瞬态热分析。由于瞬态动力学分析，结果中的温度信息需要通过自定义结果来获取。在WORKBENCH中利用APDL（ANSYS参数化设计语言）的插入命令功能可以增强分析能力。 为了获取热分析所需的参数，需要创建一个单独的工程数据系统，然后将其与瞬态结构动力学分析的工程数据关联。此外，还需要在DesignModeler (DM) 中创建草图，以此生成面物体，以便进行平面应力分析。 具体操作流程包括： 1. 打开ANSYS Workbench 14.5。 2. 创建瞬态结构分析工作流程。 3. 在工程数据中定义材料属性，例如铝（al），并设置其力学和热学参数。 4. 使用DesignModeler构建滑块和定块的几何模型，确保单位设置为毫米。 5. 分割几何体，创建代表滑块和定块的独立面。 6. 应用边界条件，如滑块的位移和施加的力。 7. 定义载荷步和时间步长以模拟滑动过程。 8. 运行分析，提取结构应力和热温度结果。 9. 分析结果，包括热量产生、温度分布和应力分布。 通过这个案例，我们可以学习到如何在Workbench环境中进行多物理场的耦合分析，特别是在使用耦合单元处理摩擦生热问题时的关键技术和注意事项。这样的分析对于理解机械设备中的热应力和磨损现象，以及优化设计有着重要的实践意义。