热固耦合分析（Thermo-Structural Coupling Analysis）是一种同时考虑温度场与结构力学相互作用的数值模拟方法，广泛应用于航空航天、电子设备散热设计、能源装备可靠性评估、汽车工业关键部件开发、材料加工工艺优化、微机电系统（MEMS）设计等工程和科研领域。这类分析通过揭示温度与应力的非线性相互作用规律，为复杂工况下的产品设计提供关键数据支撑，显著降低物理试验成本，成为智能制造时代不可或缺的技术手段。例如，核反应堆压力容器长期受中子辐照和温度循环，热固耦合分析可模拟材料性能退化过程，预测热应力集中区域，为延寿评估和维修策略提供依据。
GFE可进行热固耦合分析，本篇以简化的砂浆-骨料模型为例，对GFE热固耦合分析功能进行验证。
01
模型简介
在GFE中建立砂浆-骨料简化模型进行测试。圆柱体砂浆直径40mm，高60mm，采用C60混凝土材料模拟，热传导系数为0.0009；骨料采用直径10mm的小球模拟，材料为线弹性材料，热传导系数为0.0026，热膨胀系数设为1.248E-06。
砂浆
骨料
骨料位置
骨料与砂浆采用Tie约束，模型底部圆周固定，混凝土砂浆施加幅值为0.3的节点热流载荷，圆柱外侧面设置32.715℃恒温度荷载，进行稳态热固耦合分析。砂浆网格尺寸为2mm，骨料网格尺寸为1mm，模型共包含11379节点，54637单元。
底部圆周固定约束
圆柱侧面温度载荷
02
结果对比
温度：
位移：
受压损伤：
受拉损伤：
最大主塑性应变：
等效塑性应变：
03
小结
采用GFE对简化的骨料砂浆模型进行热固耦合分析，并将计算结果与国际著名通用有限元软件A结果进行对比，计算结果表明，GFE温度、位移、损伤、塑性应变等结果与软件A结果一致，验证了GFE热传导分析功能以及热应力分析的正确性。
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公司简介
广州颖力科技有限公司由国家重大人才计划入选者李志山博士和曹胜涛博士创建。公司设立在清华珠三角研究院总部的孵化基地，为黄埔开发区的创业精英人才公司，并入选广州市“红棉计划”。
公司团队有20余年的大规模非线性分析软件的研发经验，一直致力于工业和工程领域高性能有限元分析软件的开发及推广应用，自主研发了高性能通用有限元分析软件GFE。在杜修力院士、赵密教授等专家的指导下，公司自主研发了地下结构动力分析模块GFE-SSA，全面支持我国地下结构抗震领域的科学研究及工程设计，填补了国内技术的空白。
GFE软件共包含有五大功能模块：数据接口、前处理、显式分析求解器、隐式分析求解器及后处理，其应用领域涵括了抗震分析、抗爆分析、环境振动、施工模拟、核电结构、桥梁结构、节点性能等各种工程领域，并涵括了智能设备跌落、汽车NVH及碰撞、特殊设备分析等各种工业领域。
GFE软件将CPU+GPU异构并行计算技术和有限元仿真分析方法结合，并在功能研发上综合考虑了国内工程、工业领域的实际应用需求，在保证计算精度的前提下，大幅提升了国内有限元分析软件的计算效率、非线性分析能力、易用性和专业性，其技术思路和软件效率在世界范围内处于领先地位，在工业制造领域、工程设计领域具有广阔的应用市场前景。
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