有限元基础理论课件 第9章 温度和温度应力.ppt

。根据能量守恒定律和博立叶定律,建立导热物体中温度场的数学表达式:式中:第一项为体元升温需要的热量;右侧第一、二和三项是由x,y和z方向流入体元的热量;最后一项为体元内热源产生的热量。能量方程是目前温度场数值模拟中普遍使用的描述方程,它不仅适用于固体,也适用于流体。其中,ρ为材料的密度(kg/m3);c为材料的比热容(J/(kgK));t为时间(s);λx、λy、λz分别为材料沿x,y、z方向的热导率(W/(mK));Q为材料内部的热源密度(W/kg)。导热微分方程的物理意义:反映了物体的温度随时间和空间的变化关系,体元升温所需的热量应该等于流入体元的热量与体元内产生的热量的总和。者扭梢涨叉肚庆明僵冬蝉智糠中瓢役砸鼻攫腆舀咨寇劲蒲姚叛攻太是剖氧有限元基础理论课件第9章温度和温度应力有限元基础理论课件第9章温度和温度应力第8章瞬态动力学分析根据系统有无内热源,导热过程是否为稳态导热,以及一维、二维和三维的情况,可进行相应简化。三维稳态导热:,或不同温度的物体相互接触,热量从物体的高温部分传递到低温部分或从高温物体传递到低温物体。这种热量传递方式称为热传导。:Q为时间t内的传热量或热流量;K为热传导率或热传导系数;A为平面面积;d为两平面之间的距离。博立叶定律(热传导基本定律):釉猫惜菩净狐孕辨***榨混睬积谭肪既龚起痘剐章撕汉荡橱袍碾颧搂响究涧有限元基础理论课件第9章温度和温度应力有限元基础理论课件第9章温度和温度应力第8章瞬态动力学分析热对流可以分为两类:自然对流和强制对流。:h为对流换热系数(或称膜传热系数、给热系数、膜系数等);TS为固体表面的温度;TB为周围流体的温度。牛顿冷却方程:,而热辐射无须任何介质。在真空中的热辐射效率最高。斯蒂芬-波尔兹曼方程:式中:q为热流率;ε为实际物体的辐射率,或称为黑度,它的数值处于0~1之间;σ为斯蒂芬-波尔兹曼常数,×10-8W/(m2K4);A1为辐射面1的面积;F12为由辐射面1到辐射面2的形状系数;T1为辐射面1的绝对温度;T2为辐射面2的绝对温度。包含热辐射的热分析是非线性分析。,因此不必考虑温度场的初始条件,只需考虑换热边界条件。如何定义正确的换热边界条件是温度场计算的一个难点。稳态传热用于分析稳定的热载荷对系统和部件的影响。另外,通常在进行瞬态热分析之前,进行稳态热分析用于确定初始温度分布。:Plane55或plane77三维:solid70或solid90Solid87(四面体单元)/(m℃)。假定材料无限长,