温度

注： 本部分中的信息适用于温度合适的所有线性和非线性结构分析以及静电分析。

温度也适用于热传递分析，但在该环境中明显不同。有关详细信息，请参见以下页面：

• 初始温度
• 控制温度

可将温度应用于线性或非线性结构分析模型中的节点、表面或部件，以及静电分析模型中的节点或表面。

温度有什么作用？

• 表面温度将节点温度应用于表面上的每个节点，部件温度将节点温度应用于部件中的每个节点。
• 在线性和非线性结构模型中，使用温度进行热应力分析。温度可导致任何具有非零热膨胀系数的材料发生热膨胀。
• 应用温度的节点将保持在“大小”字段中指定的值。此温度只会应用于选定节点，不会通过材料传导。（通过对流或辐射计算热传导或热流量需要执行热分析。）
• 通过节点温度和在“单元定义”对话框内指定的“无应力参考温度”之差计算温度产生的应力。此温差的影响取决于“材料定义”对话框中定义的“热膨胀系数”。
• 要使在线性或非线性结构分析中考虑手动应用的温度，必须选择“分析参数”对话框的“热”选项卡中的“温度源”下拉框中的“模型文件”选项。
• 对于线性分析，还必须在“分析参数”对话框的“乘子”选项卡中指定“热”乘子。
• 对于非线性分析，在“分析参数”对话框的“热”选项卡内的“节点温度载荷曲线索引”字段中，选择将控制作为时间函数的温度大小的载荷曲线。先前必须已定义了载荷曲线，然后其编号才能显示在此下拉菜单中。可使用载荷曲线根据稳态传热分析随时间改变温度。例如，您可以通过将载荷曲线乘子从 0 变为 1 来将应用的温度从零逐渐升高至输入温度值。
  重要： 对于使用瞬态传热结果的非线性应力分析，在应力分析中作为时间函数的温度与来自热分析的温度与时间相同。热仿真事件的持续时间必须等于或大于应力分析事件的持续时间。在这种情况下，载荷曲线的常数值通常为 1（应用的温度等于在整个事件中根据热分析输入的温度）。这将在此页面底部的“使用载荷曲线控制非线性分析中的温度与时间”部分中进一步讨论。
• 对于线性、非线性和静电分析，当在“单元定义”对话框内指定随温度变化的材料模型时，温度会影响材料属性。

应用温度

如果您选中了节点、表面或部件，可以在显示区域中单击鼠标右键，然后选择“添加”弹出菜单。分别选择“节点温度”或“表面温度”或“部件温度”命令。也可以通过功能区（“设置”“载荷”“温度”）访问此命令。

在“大小”字段中指定应用于每个选定对象的温度大小。

注： 如果为同一节点应用不同温度，则为该节点使用最后一个温度。例如，如果将部件 1 和 2 粘合到一起，并且如果为部件 1 指定 100 度的温度，然后为部件 2 指定 75 度的温度，则节点将公用将具有 75 度的初始温度。

为整个模型应用恒温

如果由于温度变化一致，您只想在模型中确定热应力，则不必将节点温度添加到整个模型中。相反，右键单击浏览器中的“分析类型”标题下的“热”标题，然后选择“编辑”。请注意，在定义温度之前此标题可能为灰色，但命令仍可用。执行以下两个步骤：

• 从“温度源”下拉菜单选择“载荷来自 FEA 编辑器”选项。
• 在“默认温度”字段中键入所需的温度值。未应用节点温度的模型中的任何节点均设置为此值。任何应用的温度将替代默认值。

根据热分析应用温度曲线

在某些情况下，已使用稳态或瞬态传热分析计算了模型的温度曲线。如果结构模型的几何体与热模型相同，则热结果可用于“温度曲线”。有两种方法可执行此操作。

方法 1：

1. 对于线性或非线性应力分析，右键单击浏览器中的“分析类型”标题下的“热”标题，然后选择“编辑”命令。对于“载荷刚化固有频率(模态)”或“临界屈曲载荷”分析，右键单击“分析"类型标题，选择“编辑分析参数”命令，然后转至“热”选项卡。
2. 然后，在“温度源”下拉菜单中选择先前对此模型执行的传热分析的类型。选项如下所示：
   • 所加载文件中的其他设计场景。
   • 其他 Simulation Mechanical 文件。
   • Autodesk CFD 文件。有关此选项的更多信息，请参见使用 Autodesk® CFD 温度结果作为热载荷页面。
3. 如果使用其他 Simulation Mechanical 文件或 Autodesk CFD 模型，按“文件名和设计场景”标题旁边的“浏览”按钮。然后，浏览至需要的热分析模型文件并选择。从文件名字段下的下拉菜单指定要使用的热源模型的设计场景。
   如果要在同一模型文件中使用不同的设计场景，从“使用设计场景中的温度”下拉菜单指定要使用的设计场景。

   注： 此菜单将仅列出分析类型为稳态或瞬态热传递的设计场景。如果传热分析已完成但分析类型稍后更改为非热类型，则即使文件夹中仍存在热结果文件，设计场景也将不会显示在“使用设计场景中的温度”下拉菜单中。
4. 如果要使用瞬态传热分析中的结果作为线性静态应力分析中的载荷，则指定要用作应力分析的温度源的热分析时间步。使用“要使用的时间步”下拉菜单完成此操作。默认设置是使用最后一个时间步。

注： 方法 1 允许热模型和应力模型之间的网格不同。有关详细信息，请参见多物理场页面上的不同网格的要求段落。

方法 2：

1. 在不选择任何选项的情况下，在 FEA 编辑器的显示区域中单击鼠标右键。选择“从文件中加载”命令。
2. 按“结果文件”列中的“浏览”按钮。将显示一个对话框，以便您可以选择结果文件。使用“文件类型:”下拉菜单选择“热结果文件 (*.to, *.tto)”。
3. 选择具有温度结果的文件并单击“打开”。
4. 只能将来自选定文件中的单一载荷工况或时间步的温度应用于应力模型。在“载荷工况来自文件”列中选择载荷工况或时间步。
5. 无论在“结构载荷工况”字段中输入哪个编号，都会将温度置于载荷工况 1 中。
6. 如果要在温度应用到模型之前将温度乘以一个常数值，请在“乘子”列中指定该常数值。
7. 按“确定”按钮。

注意： 与可使用“来自文件的载荷”方法应用于模型的其他类型的载荷不同的是，只能将一个温度应用于指定节点。您不可指定多个结果文件（或多次指定相同的文件），亦不可将温度添加在同一节点上。也不能为不同的荷载工况将不同的热结果文件应用到相同的节点。仅将保留应用到节点的最后一个温度。仅当每个文件属于应力模型的不同部分时，才能使用多个温度结果文件。

注： 方法 2 要求热模型和应力模型之间的网格相同，因为它将在整个模型（不是基于每个部件）中通过坐标传递温度。有关详细信息，请参见多物理场页面上的相同网格的要求段落。

在线性分析中使用温度为初应变条件建模

在部件中为初应变建模的最简单的方式是使用温度。如果您知道现有应变的量和材料属性，则可使用以下步骤应用正确的温差。

1. 使用基本膨胀方程，我们知道应变等于温差和热膨胀系数 (α) 的乘积：

   

2. 求解此温差方程我们可以得出：

   

此时，我们可以使用此过程计算必须应用于模型以根据已知应变和材料属性对预应变条件进行仿真的温差。

使用载荷曲线在非线性分析中控制温度与时间

所有温度将乘以指定的载荷曲线乘子，其中使用“节点温度载荷曲线索引”下拉框设置载荷曲线。为获得统一的杆，由于温度导致的膨胀将是...

L = L*α*(LCM*T - Tref)

其中

• ΔL 是长度变化
• L 是长度
• α 是热膨胀系数，基于温度 T，而不是 LCM*T
• LCM 是载荷曲线乘子
• T 是每个节点处的温度，来自明确指定给节点的温度，或默认节点温度，或者来自稳态分析的结果
• Tref 是无应力参考温度。

由于瞬态传热分析可能具有准确的温度与时间的历史记录，因此可能不会读取这些温度和使用 1 以外的载荷曲线乘子。尽管在某些情况下，如当模型从 Tref 以外的温度开始时，可通过在一部分事件中增大载荷曲线乘子来降低由于在时间为 0 时应用温度所产生的影响。这将有助于求解收敛。

如果使用稳态热结果作为非线性结构分析的温度源，则使用载荷曲线将温度从参考温度逐渐升高到输入温度值。