热分析中的接触特性分析

当导入实体零件组成的装配体时，实体间的接触区将会被自动创建。面与面或面与边接触允许实体零件间的边界上有不匹配的网格。

提示：每个接触区都用到接触面和目标面的概念。接触区一侧由接触面组成，另一侧由目标面组成，当一侧为接触面另一侧为目标面时，称为反对称接触。如果两侧都为接触面或目标面，则称为对称接触。在热分析中，指定哪侧是接触面，或是目标面并不重要。接触主要实现装配体中零件的传热。

1.接触区传热

热量在接触区内沿着接触法向流动，不管接触区定义如何，只要接触方向上有接触单元，热量就能流动。在接触面与目标面中，不考虑热量扩散。如果零件初始有接触，零件间就会发生传热，如果零件初始不接触，零件间将不会存在传热。对于不同接触类型，热量在接触面和目标面间是否传递的情况见表11-2。

表11-2 接触区传热

【接触】详细设置窗口中的【Pinball】区域决定了什么时候发生接触，系统自动设置为一个相对较小的值，以协调模型中可能出现的小间隙。如接触为Bonded（绑定）或No Separation（不分离），那么当面出现在Pinball半径内时就会发生热传导，如图11-9所示。

图11-9 Pinball示意图

2.接触热阻

默认情况下，假设部件间是完美的热接触传导，意味着界面上不会发生温度差。实际情况下，接触面存在表面光滑度、表面粗糙度、氧化物、包埋液、接触压力、表面温度、使用导电脂等不良条件导致两个接触表面存在温差，如图11-10所示。

图11-10 接触温差

两个接触表面间的界面上，存在两种热传导方式：一种是固体间点相接触面组上的热传递，这是非常有效的一种方式；另一种是通过空气间隙层的热传导，因为气体的热导率较低，所以这种方式传热效果较差。(www.xing528.com)

当接触面存在温差时，在装配体零件间会定义一个高的接触传热系数T_CC，单位为W/m²·℃，此时穿过接触界面的热流速由接触热通量q决定：

q=T_CC·（T_target−T_contact）式中，T_contact是一个接触节点上的温度；T_target是对应目标节点上的温度。默认情况下，基于模型中定义的最大材料导热性K_XX和整个几何边界框的对角线ASMDIAG，T_CC被赋以一个相对较大的值。

T_CC=K_XX·10000/ASMDIAG

通过定义接触传热系数T_CC使得在接触界面上，可以像接触热阻一样输入接触热传导，这实质上为部件间提供了一个完美的接触传导。

如果已知接触热阻，那么它的相反数除以接触面积就可得到传热系数T_CC值，常见的传热系数见表11-3。

表11-3 传热系数

3.定义热阻

在窗口左侧【Outline（分析树）】中选中【Connections】|【Contacts】下的接触节点，在详细设置窗口中【Advanced】选项下的【Thermal Conductance】下拉列表中选择Manual，在【Thermal Conductance Value】文本框中输入0.35，如图11-11所示。

图11-11 设置接触热阻

提示：传热系数与对流系数类似，单位相同（W/m²·℃），是指在稳定条件下，维护结构两侧空气温度差为1℃，单位时间内通过1m²面积传递热量。