热问题描述
通过评估温度递增情况下的压缩载荷板，演示 Helius PFA 内的热功能。
可使用四种方法对材料响应建模，这些方法专用于突出将温度效应包含在模拟中时应考虑的重要因素：
- 一种温度相关材料，包含在当前温度环境 (EP2_TD_ON_CURRENT_ENV.ans) 中使用材料特性计算的成分级别热残余应力。
- 使用上一部分中创建的材料。
- 一种温度相关材料，包含在指定温度环境 (EP2_TD_ON_SPECIFY_ENV.ans) 中使用材料特性计算的成分级别热残余应力。
- 使用上一部分中创建的材料。
- 一种非温度相关材料，包含在当前温度环境中 (EP2_non_TD_ON_CURRENT_ENV.ans) 使用材料特性计算的成分级别热残余应力。
- 使用上一节表格中采用 72°F 时的特性特征化的材料。
- 一种非温度相关材料，不包含成分级别热残余应力 (EP2_non_TD_OFF.ans)。
- 使用上一节表格中采用 72°F 时的特性特征化的材料。
模型包含一个带 0.125 英寸半径的孔（位于板的中心处）的 6 x 1.5 英寸板，并使用完全集成的 SOLID185 单元。铺层为 [45/-45/0/902]S，而层厚度为 0.005 英寸，这将导致板厚度为 0.05 英寸。对板建模的初始温度为 72 °F，板的测试温度为 140 °F。在分析的第一步中，板的温度将上升至 140 °F。在第二步中，位移控制的压缩载荷将应用于板，直至彻底失效为止。强烈建议在某一步骤中先应用热载荷后再应用机械载荷，因为热引起的位移可能会导致载荷位移曲线中出现大位移，这便是对载荷-位移曲线复杂繁琐的解释。下图显示了载荷和边界条件。在该图中，0° 层取向与全局 Y 轴对齐。
特定的初始和最终模型温度值取决于热残余应力是否包含在内。如果包含热残余应力，则初始温度值必须是实际的初始温度，并且最终温度必须是实际的最终值。这是由于 Helius PFA 计算 ΔT（从无应力温度到模型温度的变化）的方式造成的。如果不包含残余热应力，模型的初始温度应为 0 R ，而最终温度应为特征化材料时的温度与最终温度之间的 ΔT。例如，下表列出了当前问题所使用的四种模型的初始和最终模型温度。有关 ΔT 计算的更多信息，请参见理论手册热残余应力部分。
| 材料 | 热残差应力 | 初始模型温度 | 最终模型温度 | |
|---|---|---|---|---|
| 温度相关 | 已包含（当前环境） | 532 R (72 °F) | 600 R (140 °F) | |
| 温度相关 | 已包含（指定环境） | 532 R (72 °F) | 600 R (140 °F) | |
| 在 72 °F 特征化 | 包括 | 532 R (72 °F) | 600 R (140 °F) | |
| 在 72 °F 特征化 | 不包括 | 0 R | 68 R (=140 °F - 72 °F) |
该示例问题中所用每个模型的输入文件均可在此处获取。如果您运行这些文件中的任何一个，请确保输入文件中的材料 ID 对应于此处所创建材料的材料 ID。
请记住，要激活 Helius PFA 中的热残余应力功能，请向 HIN 文件添加“*CURE STRESS”关键字。要激活温度相关性，请将第九个 HELIUS 命令参数设置为值 -1.0。