ABAQUS制动盘热力耦合分析

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本文通过简化制动盘模型（如图1所示）来介绍制动盘热力耦合的分析方法，视频教程参见B站up小明爱死磕：「链接」

图1 模型了解

回顾一下ABAQUS的有限元分析流程：

图2 ABAQUS有限元分析流程

一、前处理

1.1 几何模型的构建

模型在UG中建立，导入ABAQUS中进行分析。

1.2 材料参数的定义

1.2.1 材料本构

在property模块中创建材料，density参数为2700；elastic中，杨氏模量为69e9，泊松比为0.3；expansion参数为2.39e-5；conductivity参数为150；specific参数为900。

1.2.2 截面创建

通过Create Section创建截面类型为solid-homogeneous，选择对应材料，完成创建。

1.2.3 截面指派

通过Assign Section将创建好的截面指派给模型。

1.3 网格系统构建

1.3.1 网格划分

在Mesh模块中，适当控制网格大小并进行网格划分，得到如下网格模型：

图3 网格模型

1.3.2 单元类型

点击assign element type，修改单元类型为C3D8RT。

1.3.3 装配

在Assembly模块中，通过Create Instance进行装配。

二、求解

2.1 求解器的设定

在Step模块中通过Create Step创建Coupled temp-displacement分析步，response类型为transient，求解时间为1，Nlgeom设置为on，初始增量步为0.1，最小增量步为1e-7，最大增量步为0.1，最大增量步数为1000，温度变化为100。

2.2 连接关系的构建

在interaction模块中，通过Create Interaction创建分别为上下制动片与制动盘间创建接触，接触属性：Normal behavior选择Hard contact，Tangential Behavior选择Penalty（摩擦系数0.15），并单击Thermal下的Heat Generation，其余接触参数均保持默认。

为实现圆盘转动，在圆盘中心创建RP点，并将RP点耦合到制动盘内孔面位置。

2.3 边界条件的设定

2.3.1 位移边界条件

在Load模块中，通过Create Boundary Condition创建Displacement/Rotation约束，选择RP点，在UR3方向施加0.1的弧度转角，其余方向完全约束；为制动片上下表面施加U1、U2方向的位移约束，释放U3自由度。

2.3.2 载荷边界条件

在Load模块中，通过Create Load创建Pressure，选择制动片上下表面，创建6E6大小的表面压力。

图4 位移载荷条件

切换到Job模块，创建作业并提交求解。

三、后处理

3.1位移结果

图5 位移动画

3.2应力结果

图6 应力云图

3.3 温度结果

图7 温度云图