热分析

热分析可为与结构设计相关的热问题提供答案。常见热分析验证包括：设计的任何部分是否会在操作期间过热；热应力是否会导致设计失效以及何时会失效；设计中使用的材料是否会因加热和冷却而导致过度变形。热分析用于对会出现这些问题的条件进行仿真，并提供数据以显示设计将如何响应。

QY CAD 仿真可以进行以下几种类型的热分析：线性热传递分析、瞬态热传递分析和热应力分析。

热传递是最常使用的热分析类型，因为它分析因温度变化而产生的热流影响以及温度变化所导致的应力和变形。传导、对流和辐射会导致热流。

通过瞬态分析，热传递可在稳态条件下发生，如线性热传递，或随时间变化。材料属性、热传递系数和热通量可与温度相关。可以为强迫对流、对辐射分析执行的视角系数计算、以及许多其他系数设置热流条件，这有助于在涉及热条件时确定系统的行为。

不涉及辐射或温度相关属性和边界条件的问题是线性的。包含这些特征的问题是非线性的。

QY CAD 仿真提供两类热传递研究：

• 对于线性热传递分析，在创建研究对话框中选择稳态热传递研究类型。

• 对于瞬态热传递分析，在创建研究对话框中选择瞬态热传递研究类型。

热应力分析用于计算由热效应产生的应力、应变和位移。使用耦合研究可以应用热应力分析。耦合研究将热分析和结构分析相结合，并在一个研究中管理输入、处理和输出。

在 QY CAD 仿真中，可以通过在创建研究对话框中选择以下研究类型之一来应用热应力分析：

• 稳态热传递 + 线性静态

• 稳态热传递 + 线性屈曲

除了稳态热传递处理步骤生成的热分布图 (1) 以外，耦合研究会生成由温度载荷导致的位移 (2) 和应力 (3) 的结果。一个热耦合研究的结果也显示应用于变形模型的温度的 X、Y、Z 偏置结果。

热传递主要通过传导、对流和辐射来进行。

传导

传导是指温度较高的一个体（或体的一部分）与温度较低的另一个体（或体的一部分）接触时从前者到后者的热传递。导体越好，热传递的速度就越快。

控制材料中热传导的主要因素是其分子结构和温度。

• 例如，好的导体有铜、银、铁和钢。

• 差的导体（绝缘体）包括木、纸、泡沫塑料和空气。

对流

对流是由热传递引起的气体和液体上下移动。当气体或液体加热时，它会升温、膨胀和上升，因为它的密度较低。当气体或液体冷却时，它的密度会提高并因此而下降。当气体或液体加热而上升或冷却而下降时，它会产生对流。对流是热量经过气体和液体移动的主要方法。

• 强迫对流是指流体在外源（例如风扇）的作用下发生运动。

• 当流体因温差导致的密度变化而运动时，会发生自由或自然对流。

辐射

当电磁波在空中传播时，即称为辐射。当电磁波与某个物体接触时，电磁波会将热传递到该物体。

电磁波可穿过真空区传播，因此它们不需要存在材料或介质。太阳通过电磁波辐射来加热地球。

所有加热的固体和液体以及一些加热的气体会发生热辐射。

辐射通过原子核和电子的能量状态变化来发射和吸收。

热辐射与可见光、x 射线和无线电波的性质相同，但波长和热源有所不同。

热分析期间 NX Nastran 求解器考虑的材料热属性包括导热系数、密度、恒压比热、动力粘度和发热率。必须在 QY CAD 材料表中为设计中使用的材料定义这些属性。

导热系数

导热系数是所有材料的固有属性，它是通过实体的热流与实体保持的温度梯度之间的比例常量（傅立叶定律）。导热系数通常是温度的温和函数，随着实体温度的升高而降低，对于液体和气体，则通常随着温度的升高而升高。另外，在实体内，导热系数会随材料方向不同而变化（各向异性）。可以产生热流的优先路径。NX Nastran 允许使用温度相关和方向相关导热系数。

比热和热容

比热是另一个材料固有属性。比热乘以材料体积和密度被称为热容。给定一个封闭的热力学系统，热容是系统受热或放热与由此导致的系统升温或降温之间的比例常数 (dq = C*dt)。由于在热传导方程中热容只是使温度的时间导数倍增，因此比热只与瞬态热问题的解算有关。比热也略微与温度相关。