瞬態(tài)溫度場有限元瞬態(tài)溫度場分析前提條件

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）單元類型選擇。離散化首先要選定單元類型，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；矩陣單元長度不宜長寬相差過大等。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)問題的溫度場問題與時(shí)間無關(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)的問題中，場變量是溫度，是標(biāo)量場。瞬態(tài)熱傳導(dǎo)問題的溫度場是隨時(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)問題類同，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)溫度場與穩(wěn)態(tài)溫度場主要的差別是瞬態(tài)溫度場的場變量不僅是區(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。求解這類問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)在離合器接合過程中，壓盤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，不能夠測量這些參數(shù)的變化，故在這里假設(shè)壓盤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。為了分析問題方便，認(rèn)為摩擦熱流完全被壓盤和摩擦片吸收。

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

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)段來描述載荷隨時(shí)間的變化情況。對于非線性分析，每個(gè)載荷步都需要多個(gè)載荷子步。時(shí)間步長的大小關(guān)系到計(jì)算的精度。步長越小，計(jì)算精度越高，同時(shí)計(jì)算的時(shí)間越長。

瞬態(tài)響應(yīng)，指系統(tǒng)在某一典型信號輸入作用下，其系統(tǒng)輸出量從初始狀態(tài)到穩(wěn)定狀態(tài)的變化過程。瞬態(tài)響應(yīng)也稱動(dòng)態(tài)響應(yīng)或過渡過程或暫態(tài)響應(yīng)。瞬態(tài)響應(yīng)好的器材應(yīng)當(dāng)是信號一來就立即響應(yīng)，信號一停就戛然而止，決不拖泥帶水。

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

穩(wěn)態(tài)就是溫度場內(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，就是溫度對時(shí)間的偏導(dǎo)數(shù)為0。瞬態(tài)則是指對某一時(shí)刻的溫度場，用數(shù)學(xué)描述為溫度對時(shí)間的函數(shù)。其實(shí)與穩(wěn)態(tài)相對應(yīng)的應(yīng)該為非穩(wěn)態(tài)，不過有時(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，就是溫度對時(shí)間的偏導(dǎo)數(shù)為0。瞬態(tài)則是指對某一時(shí)刻的溫度場，用數(shù)學(xué)描述為溫度對時(shí)間的函數(shù)。其實(shí)與穩(wěn)態(tài)相對應(yīng)的應(yīng)該為非穩(wěn)態(tài)，不過有時(shí)候把瞬態(tài)和非穩(wěn)態(tài)不是嚴(yán)格區(qū)分的使用，國內(nèi)還經(jīng)常用定常與非定常的術(shù)語。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，就是通過求解瞬態(tài)過程在足夠長的時(shí)間后達(dá)到穩(wěn)態(tài)求解的目的。