热力耦合分析技术及其传热边界条件探讨

在金属塑性成形模拟中，刚粘塑性有限元法采用增量变形分析逐步解出材料塑性变形的速度场、应变速率、应力场及应变场，而材料的温度场则采用时间差分格式逐步积分得到。

这样可以在某一瞬间分别计算材料的变形和温度，然后借助本构关系，将变形和传热的相互影响同时考虑，则可实现塑性成形过程的热力耦合分析。

目前常用的热力耦合常用方法有两种：

• 一是N.Reblo和S.Kobayashi所提出的增量区间的耦合迭代法
• 另一种是准静态迭代法，即在实施耦合分析时，将速度场的计算和温度场的计算视为两个独立的子系统进行求解。

其中变形对温度的影响是将内热产生的热流矢量加入求解方程中，而温度对变形的影响是通过温度对流动应力的影响加以考虑。耦合迭代法的特点是耦合度高，求解精度也高，但是其求解过程复杂，并且编程也较为麻烦。

与耦合迭代法相比，准静态迭代法求解温度场时可以避开计算温度对时间的导数，简化了计算过程。并且由于温度计算没有采用与速度同时迭代求解，变形过程的耦合计算程序编制也较为简单。再者计算精度也和耦合迭代法相同。ABAQUS采用的就是准静态迭代法。

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