Abaqus热应力分析、热诱导振动分析简单实例

kxh86

1、一个金属悬臂梁，一端固支，初始温度20℃，温度突变到120℃时由于膨胀及边界约束而产生热应力，进而引起振动，这种振动就是热诱导振动。

2、热诱导振动分析的成功应用不多见，在哈勃太空望远镜曾因热诱导振动问题而发生故障。现在对航天器的分析中，热诱导振动属于难点和重点。国内曾有人对卫星天线做过准静态热诱导振动分析，也有人对空间站太阳能电池阵的桅杆做过基于模态的热诱导振动分析（可能类似Abaqus中的线性摄动分析）。

3、热应力分析与热诱导振动分析进行耦合分析，还有难度，问题是多方面的。下面仅就准静态非耦合的热诱导振动分析为例，介绍由热应力引起的振动。

4、悬臂梁材料属性：
                                Conductity:      300W/(mK)
                                Density:           3000kg/m3
                                Elastic:             E=3e10Pa, ν=0.3
                                Expansion:       3e-5 K-1
                                Specific Heat:   300J/(kgK)

5、分析结果


6、详细步骤
见附件。


7、改进后的热振已经过算例验证，已发论文：热冲击载荷诱发空间结构振动的有限元分析方法研究，明年才能出版，过段时间整理一下，上传程序和例子。

验证算例

由于文献[1]中层压板厚度方向的温度为线性变换，在软件中无在壳单元上施加沿厚度方向变化的温度载荷，验证算例采用体单元建模，分析了25cm×25cm×0.5cm的层压板在热冲击载荷下的瞬态响应，得到了层压板中心节点沿板厚度方向的位移响应，如图1所示。图4中的位移-时间曲线与文献[1]中的图7几乎完全一致，由此可验证根据等效位移原则计算等效温度载荷，并以等效温度载荷为激励进行振动分析的可行性与准确性。

图

图1 层压板中点位移-时间曲线

[1]孙良新, 范绪箕. 热载荷作用下层合板瞬态响应分析[J]. 振动工程学报, 1989, 4: 12-22.

jkphh

厉害，不错

乔巧

请问一下壳单元能在cae中显示厚度吗？

kxh86

gaoguocheng 发表于 2012-12-28 19:54
哦，那我试试吧，看网友的帖子（http://forum.simwe.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1019505&highlight= ...

对应Coupled Temp-disp的单元就一种。

gaoguocheng

学长，有个问题向您请教，想求解瞬态热传导过程的变形、热应力、温度场，请问分析步，分析单元分布选择什么比较合适

kxh86

gaoguocheng 发表于 2012-12-28 18:17
学长，有个问题向您请教，想求解瞬态热传导过程的变形、热应力、温度场，请问分析步，分析单元分布选择什么 ...

没有过多研究，单元种类不是很多。

gaoguocheng

哦，那我试试吧，看网友的帖子（http://forum.simwe.com/forum.php ... D%E5%BA%94%E5%8A%9B）上说，可以直接用 coupled Temp-dis 进行分析，但是单元选什么我不确定，我下去试试吧。

gaoguocheng

kxh86 发表于 2012-12-28 20:08
对应Coupled Temp-disp的单元就一种。

谢谢您学长！确实是这个，之前由于我个人理解不对，与间接耦合的混淆了，现在明白了，等这部分工作完成后也做个ppt分享

guolei1711

学习一下  

xufengjun

学习了，非常感谢！

kxh86

xufengjun 发表于 2013-3-11 15:29
学习了，非常感谢！

这个例子的热诱导振动做的不好，现在改了方案，采用AIAA一篇报告的方法，以后再分享。

yuscale

kxh86 发表于 2013-3-11 20:42
这个例子的热诱导振动做的不好，现在改了方案，采用AIAA一篇报告的方法，以后再分享。 ...

版主真厉害，已经很好了

先求AIAA的报告 ，

kxh86

yuscale 发表于 2013-3-18 15:16
版主真厉害，已经很好了

先求AIAA的报告 ，

AIAA-94-1379-CP

yuscale

我有几个疑问，发生振动的量就是速度   加速度  但是位移却没有振动的曲线而且曲线也是明显的折线   不是平滑的

为什么呢？？？

kxh86

yuscale 发表于 2013-3-21 21:38
我有几个疑问，发生振动的量就是速度   加速度  但是位移却没有振动的曲线而且曲线也是明显的折线   不是平 ...

本例研究振动的部分不是很好，方法已改。要得到光滑曲线，需要对分析部的时间增量和历史输出变量输出间隔做调整，越小越光滑。

yuscale

kxh86 发表于 2013-3-21 22:59
本例研究振动的部分不是很好，方法已改。要得到光滑曲线，需要对分析部的时间增量和历史输出变量输出间隔 ...

明显位移也应该是有振动的呀，至少是的发生变化的，可这位移都是几乎不变的，，是哪里的问题的

kxh86

yuscale 发表于 2013-3-22 16:20
明显位移也应该是有振动的呀，至少是的发生变化的，可这位移都是几乎不变的，，是哪里的问题的 ...

看速度的数量级。

yuscale

kxh86 发表于 2013-3-22 17:21
看速度的数量级。

量级很小的
但实际中，速度的振动并没有什么影响，加速度会产生作用力  
影响最大的还是位移啊

kxh86

yuscale 发表于 2013-3-22 18:37
量级很小的
但实际中，速度的振动并没有什么影响，加速度会产生作用力  
影响最大的还是位移啊

速度随时间的几分就是位移，只要看速度就知道位移的变化情况。不解释了，这个例子不是了解振动的好例子。从理论上讲，这个例子就不可能振动起来。

hzl813

有人会模态分析吗？