瞬態(tài)溫度場(chǎng)瞬態(tài)熱分析的載荷步及步長(zhǎng)的選擇

載荷步僅僅是為了獲得解答的載荷配置，它的作用是在給定的時(shí)間間隔內(nèi)施加的一組載荷。在瞬態(tài)分析中，用多個(gè)載荷步載荷歷程曲線的不同區(qū)段來(lái)描述載荷隨時(shí)間的變化情況。對(duì)于非線性分析，每個(gè)載荷步都需要多個(gè)載荷子步。時(shí)間步長(zhǎng)的大小關(guān)系到計(jì)算的精度。步長(zhǎng)越小，計(jì)算精度越高，同時(shí)計(jì)算的時(shí)間越長(zhǎng)。

結(jié)構(gòu)離散化就是將結(jié)構(gòu)分成有限個(gè)小的單元，單元與單元、單元與邊界之間通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接。結(jié)構(gòu)的離散化是有限元法分析多的第一步，關(guān)系到計(jì)算精度與計(jì)算效率，是有限元法的基礎(chǔ)步驟，包含以下的內(nèi)容：

1）單元類(lèi)型選擇。離散化首先要選定單元類(lèi)型，這個(gè)包括單元形狀、單元節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)自由度等三個(gè)方面的內(nèi)容。

2）單元?jiǎng)澐?。劃分單元時(shí)應(yīng)注意一下幾點(diǎn)：①網(wǎng)格劃分越細(xì)，節(jié)點(diǎn)越多，計(jì)算結(jié)果越精確。網(wǎng)格加密到一定程度后計(jì)算精度的提高就不明顯，對(duì)應(yīng)力應(yīng)變變化平緩的區(qū)域不必要細(xì)分網(wǎng)格。②單元形態(tài)應(yīng)該盡可能接近相應(yīng)的正多邊形或者正多面體，如三角形單元三邊應(yīng)盡量接近，且不出現(xiàn)鈍角；矩陣單元長(zhǎng)度不宜長(zhǎng)寬相差過(guò)大等。③單元節(jié)點(diǎn)應(yīng)與相鄰單元節(jié)點(diǎn)相連接，不能置于相鄰單元邊界上。④同一單元由同一種材料構(gòu)成。⑤網(wǎng)格劃分應(yīng)盡可能有規(guī)律，以利于計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成網(wǎng)格

3）節(jié)點(diǎn)編碼

穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)問(wèn)題的溫度場(chǎng)問(wèn)題與時(shí)間無(wú)關(guān)，采用有限元單元進(jìn)行離散以后，可以直接得到有限元的單元方程。在熱傳導(dǎo)的問(wèn)題中，場(chǎng)變量是溫度，是標(biāo)量場(chǎng)。瞬態(tài)熱傳導(dǎo)問(wèn)題的溫度場(chǎng)是隨時(shí)間變化的。在空間域有限元離散后，得到的是一階常微分方程組。它的解法原則上和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題類(lèi)同，可以采用模態(tài)疊加法或直接積分法。但從實(shí)際應(yīng)用考慮，更多的是采用后者。瞬態(tài)溫度場(chǎng)與穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)主要的差別是瞬態(tài)溫度場(chǎng)的場(chǎng)變量不僅是區(qū)域內(nèi)部點(diǎn)的坐標(biāo)函數(shù)，而且還是時(shí)間t的函數(shù)，但是時(shí)間和空間兩種區(qū)域并不耦合。求解這類(lèi)問(wèn)題的方法是在空間域采用有限元格式離散，而在時(shí)間域采用差分法離散。

(1)在離合器接合過(guò)程中，壓盤(pán)摩擦片間不斷地流入和流出，因此其溫度在不斷的變化，則摩擦片壓盤(pán)的材料熱性能參數(shù)要受到溫度的影響。由于實(shí)驗(yàn)儀器的限制，不能夠測(cè)量這些參數(shù)的變化，故在這里假設(shè)壓盤(pán)和摩擦片的材料熱性能參數(shù)不隨溫度變化。

(2)任何有溫度的物體都要向外輻射能量，離合器也不例外。由于離合器接合分離的時(shí)間很短，且壓盤(pán)和摩擦片的溫度不是很高，考慮到輻射計(jì)算的復(fù)雜性，暫不考慮離合器的輻射散熱。

(3)實(shí)際工作中，離合器由于溫度過(guò)高，或者散熱不好，材料的物理化學(xué)性質(zhì)就會(huì)發(fā)生變化，比如塑性變形、析氫等現(xiàn)象。這些現(xiàn)象在溫度場(chǎng)求解中是很難實(shí)現(xiàn)的，因此在該分析中將此現(xiàn)象忽略掉。

(4)摩擦熱的產(chǎn)生，總是會(huì)有各種現(xiàn)象可能會(huì)帶走部分的摩擦熱，如磨損會(huì)帶走摩擦熱。為了分析問(wèn)題方便，認(rèn)為摩擦熱流完全被壓盤(pán)和摩擦片吸收。

(5)根據(jù)產(chǎn)生熱量來(lái)源的滑摩功計(jì)算公式可判斷出壓盤(pán)摩擦片的溫度場(chǎng)是沿徑向和軸向變化的二維溫度場(chǎng)。

瞬態(tài)響應(yīng)，指系統(tǒng)在某一典型信號(hào)輸入作用下，其系統(tǒng)輸出量從初始狀態(tài)到穩(wěn)定狀態(tài)的變化過(guò)程。瞬態(tài)響應(yīng)也稱(chēng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)或過(guò)渡過(guò)程或暫態(tài)響應(yīng)。瞬態(tài)響應(yīng)好的器材應(yīng)當(dāng)是信號(hào)一來(lái)就立即響應(yīng)，信號(hào)一停就戛然而止，決不拖泥帶水。

穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)場(chǎng)和穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)的區(qū)別：

穩(wěn)態(tài)就是溫度場(chǎng)內(nèi)任意一點(diǎn)的溫度不隨時(shí)間變化而變化。從數(shù)學(xué)角度上講，就是溫度對(duì)時(shí)間的偏導(dǎo)數(shù)為0。瞬態(tài)則是指對(duì)某一時(shí)刻的溫度場(chǎng)，用數(shù)學(xué)描述為溫度對(duì)時(shí)間的函數(shù)。其實(shí)與穩(wěn)態(tài)相對(duì)應(yīng)的應(yīng)該為非穩(wěn)態(tài)，不過(guò)有時(shí)候把瞬態(tài)和非穩(wěn)態(tài)不是嚴(yán)格區(qū)分的使用。

穩(wěn)態(tài)就是溫度場(chǎng)內(nèi)任意一點(diǎn)的溫度不隨時(shí)間變化而變化。從數(shù)學(xué)角度上講，就是溫度對(duì)時(shí)間的偏導(dǎo)數(shù)為0。瞬態(tài)則是指對(duì)某一時(shí)刻的溫度場(chǎng)，用數(shù)學(xué)描述為溫度對(duì)時(shí)間的函數(shù)。其實(shí)與穩(wěn)態(tài)相對(duì)應(yīng)的應(yīng)該為非穩(wěn)態(tài)，不過(guò)有時(shí)候把瞬態(tài)和非穩(wěn)態(tài)不是嚴(yán)格區(qū)分的使用，國(guó)內(nèi)還經(jīng)常用定常與非定常的術(shù)語(yǔ)。穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的概念一般在數(shù)值計(jì)算中提到吧，比如說(shuō)瞬態(tài)求解或者穩(wěn)態(tài)求解。比如時(shí)間推進(jìn)法求解，就是通過(guò)求解瞬態(tài)過(guò)程在足夠長(zhǎng)的時(shí)間后達(dá)到穩(wěn)態(tài)求解的目的。