ANSYS案例：求解扭矩、热分析

本文摘要（由AI生成）：

本文主要介绍了两个问题：求解扭矩和80μm小球咨询-热分析。在求解扭矩方面，文章介绍了如何通过理论计算和仿真获得需要的结果，并强调了压力恒定的重要性。在80μm小球咨询-热分析方面，文章介绍了使用8节点70号热单元进行热分析的方法，包括单位制、材料特性、模型、网格、瞬态热、时间步、KBC、对称边界、温度场随时间变化的函数、小球表面的传热对流系数等。最后，文章给出了小球表面和中心随时间变化的温度情况。

（1）求解扭矩-利用不收敛获得需要的结果

求：多大的力可以推动滑动？

答：通过理论计算需要1000N的力会产生滑动；F=摩擦系数*顶面压力Fn（Fn=P*面积A）

通过仿真，试加压力P，摩擦系数，试加F=2000N，则在0.5s时计算不收敛，则就是1000N；

注意：压力是恒定的，比如10mpa，不然也是0-10mpa，则第一步就不收敛。

（2）80μm小球咨询-热分析-单元70

     8节点六面体热单元70，可以更快速、精确计算热对流；；；而其他的热单元，包括WB下的热单元，如20node279，求解热问题，尤其是微观热问题，高温热问题，计算速度慢、精度差一些，热梯度也差一些。

1、单位制，长度取μm，温度℃、时间取μs，重量单位为μg

2、单元，使用8node70号热单元

3、不同温度下的材料特性

密度1.81e-9   

泊松比0.25

比热400

MPTEMP,1,25,400,800,1200

MPDATA,KXX,1,1,2.65e-5,2.12e-5,1.94e-5,1.94e-5

mpdata,ex,1,5.88e-3,5.77e-3,5.11e-3,5.33e-3

mpdata,alpx,1,7.2e-6,9.4e-6,1.6e-6,2.2e-6

4、模型，实心小球，直径80微米，取1/8或1/16模型

5、网格，使用mapped映射网格，线分段20段。

6、瞬态热，full方法，

7、总时间为500μs，打开自动时间步，子步数100，输出每步结果，使用PCG迭代求解器；

8、KBC,0，不用阶跃加载方式，而是斜线方式。【WB下需命令流输入】

9、对称边界，不需要定义，不定义就是绝热，就可以了。【WB下需要定义】

10、小球初始温度80℃。

11、温度场随时间变化的函数为：

T(t)=15000/(937.5×time/1000000+1)2  

需要定义函数[15000/(0.0009375*{TIME}+1)^2]、保存函数、再读取函数、使用函数4个步骤。

12、小球表面的传热对流系数为为5 000 W·μm⁻²·℃^−1 ；对流，通过节点施加；

13、结果：

1）表面温度变化曲线：[不取最外表面的节点，取第二层的节点。]

2）小球中心温度变化曲线：

3）5μs、50μs、100μs、200μs、300μs、400μs、500μs时刻的温度分布情况：

14、试验结果，表面和中心都在随时间变化温度升高：

小球表面和中心随时间变化的温度情况