热单元和结构单元的转换表
1 结构单元
1 结构单元：在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团。
2重复单元: 聚合物中组成和结构相同的单元。
3聚合度：聚合物分子链中连续出现的重复单元的次数，用n表示。
4 链式聚合：由活性单体引发的以链式反应历程的聚合反应。
5 逐步聚合：通过单体与单体、单体与二聚体及二聚体或多聚体间的键合反应，聚合体系中分子数逐渐减小，分子量逐步增大的聚合反应。
6 加聚反应：不饱和乙烯类单体及环状化合物，通过自身的加成聚合反应而生成高聚物的反应。
7 缩聚反应：含有两个或两个以上官能团，通过缩合聚合反应而生成高聚物的反应。
8 竞聚率（单体A和B分别与末端为A*的增长活性链的相对活性）：0<r<1 共聚倾向大于自聚r=0 只共聚r=1共聚自聚倾向相等r>1自聚倾向大于共聚9 构型：分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
10构象：由于单键内旋转所形成的分子内各原子在空间的几何排列和分布。
11 高分子链的柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质。
12 牛顿型流体：凡流体的流动行为符合牛顿定律或π=ηr的流体。
13 自由体积：分子间的间隙Vf，它以大小不等的空穴无归分散在体中。
14 结晶度:结晶高分子中，晶相部分所占的百分率。
15 取向：在外力作用下，高分子链沿外力场方向舒展并有序排列的现象。
16 解取向：当外力消除后，取向排列的大分子又会自动回复到自由卷曲的状态的现象。
17 蠕变：在一定的温度和较小的恒力外力作用下，高分子的形变随时间的增加而逐渐增大的现象。
18应力松弛：在一定温度下，使高分子试样迅产生变形，试样内产生与外力相抗衡的内应力，在保持形变不变得情况下，随时间延长，应力不断衰减的现象。
19 极限氧指数（LOI）：纤维材料点燃后在氧氮混合气体中维持燃烧所需的最低含氧量的体积分数。
LOI<21%，可燃性/易燃性纤维LOI>21%，难燃性/阻燃性纤维LOI>26%，阻燃纤维。
20链式聚合逐步聚合需活性中心：自由基、阳离子、阴离子无特定的活性中心，往往是带官能团单体间的反应单体一经引发，迅速连锁增长，由链引发、增长及反应逐步进行，每一步的反应速率和活化能大致相同终止等基元反应组成，各步反应速率和活化能差别很大体系由单体和分子量递增的一系列中间产物组成体系中只有单体和聚合物，无分子量递增的中间产物转化率随反应时间而增加，分子量变化不大分子量随反应缓慢增加，而转化率在短期内很高5 A B 两种单体聚合可得到：（1）均聚物（均聚反应：只有一种单体参与的链式聚合反应）（2）共聚物（共聚合反应：由两种或两种以上单体参与的链式聚合反应)无规共聚物 交替共聚物 嵌段共聚物 接枝共聚物6 数均分子量Mn ：沸点升高法 冰点降低法 蒸汽压下降法 端基分析法 渗透压法重均分子量Mw ：光散射法 Z 均分子量Mz ：超离心法 粘均分子量：粘度法 GPC ：凝胶渗透色谱法（适合各种）7 表征分子量分布宽度可用分散系数（d=/）也可以用积累分布质量分布曲线和微分重量分布曲线。
ANSYS热分析指南——ANSYS稳态热分析word精品文档59页
ANSYS热分析指南(第三章)第三章稳态热分析3.1稳态传热的定义ANSYS/Multiphysics，ANSYS/Mechanical，ANSYS/FLOTRAN和ANSYS/Professional这些产品支持稳态热分析。
稳态传热用于分析稳定的热载荷对系统或部件的影响。
通常在进行瞬态热分析以前，进行稳态热分析用于确定初始温度分布。
也可以在所有瞬态效应消失后，将稳态热分析作为瞬态热分析的最后一步进行分析。
稳态热分析可以计算确定由于不随时间变化的热载荷引起的温度、热梯度、热流率、热流密度等参数。
这些热载荷包括：对流辐射热流率热流密度（单位面积热流）热生成率（单位体积热流）固定温度的边界条件稳态热分析可用于材料属性固定不变的线性问题和材料性质随温度变化的非线性问题。
事实上，大多数材料的热性能都随温度变化，因此在通常情况下，热分析都是非线性的。
当然，如果在分析中考虑辐射，则分析也是非线性的。
3.2热分析的单元ANSYS和ANSYS/Professional中大约有40种单元有助于进行稳态分析。
有关单元的详细描述请参考《ANSYS Element Reference》，该手册以单元编号来讲述单元，第一个单元是LINK1。
单元名采用大写，所有的单元都可用于稳态和瞬态热分析。
其中SOLID70单元还具有补偿在恒定速度场下由于传质导致的热流的功能。
这些热分析单元如下：表3-1二维实体单元表3-2三维实体单元表3-3辐射连接单元表3-4传导杆单元表3-5对流连接单元表3-6壳单元表3-7耦合场单元表3-8特殊单元3.3热分析的基本过程ANSYS热分析包含如下三个主要步骤：前处理：建模求解：施加荷载并求解后处理：查看结果以下的内容将讲述如何执行上面的步骤。
首先，对每一步的任务进行总体的介绍，然后通过一个管接处的稳态热分析的实例来引导读者如何按照GUI路径逐步完成一个稳态热分析。
最后，本章提供了该实例等效的命令流文件。
有限元分析中常用单元类型与单位制
ANSYS 结构分析之单元速查LINK1 可承受单轴拉压的单元，不能承受弯矩作用可承受单轴拉压的单元，不能承受弯矩作用PLANE2 2 维6节点三角形实体结构单元，可用作平面单元节点三角形实体结构单元，可用作平面单元 ( (平面平面应力或平面应变应力或平面应变))，也可以用作轴对称单元，也可以用作轴对称单元 Beam3可承受拉、压、弯作用的单轴单元，每个节点有三个自由度，即沿x,y 方向的线位移及绕Z 轴的角位移轴的角位移 Beam4 承受拉、压、弯、扭的单轴受力单元，每个节点上有六个自由度：自由度：x x 、y 、z 三个方向的线位移和绕x,y,z 三个轴的角位移角位移 SOLID5 三维耦合场体单元，三维耦合场体单元，88个节点，每个节点最多有6个自由度LINK8三维杆（或桁架）单元，用来模拟：桁架、缆索、连杆、弹簧等等，是杆轴方向的拉压单元，每个节点具有三个自由度：沿节点坐标系X 、Y 、Z 方向的平动方向的平动PLANE13 2 维耦合场实体单元，有维耦合场实体单元，有 4 4 个节点，每个节点最多有个节点，每个节点最多有个节点，每个节点最多有 4 4 个自由度个自由度PLANE25 4 节点轴对称谐波结构单元，用于承受非轴对称载荷的节点轴对称谐波结构单元，用于承受非轴对称载荷的 2 2维轴对称结构的建模维轴对称结构的建模LINK32 二维热传导杆单元，应用在二维（板或轴对称）稳态或瞬态热分析态热分析 PLANE352 维 6 节点三角形热实体单元，用作平面单元或轴对称节点三角形热实体单元，用作平面单元或轴对称单元单元 PLANE42 2 维实体结构单元，作平面单元维实体结构单元，作平面单元 ( (平面应力或平面应变平面应力或平面应变平面应力或平面应变))，也可以用作轴对称单元。
本单元有也可以用作轴对称单元。
本单元有 44 个节点，每个节点个节点，每个节点有 2 个自由度，分别为个自由度，分别为个自由度，分别为 x x 和 y 方向的平移方向的平移方向的平移 Shell43 4 节点塑性大应变单元，适合模拟线性、弯曲及适当厚度的壳体结构。
翅片结构及尺寸
1、以空-空中冷器换热单元为原型，建立如图1所示的换热单元仿真物理模型，一层热通道，上下各一层冷通道，各层的结构尺寸相同，均为50mm*50mm*5mm。
其中冷热侧的出入口处均做适当延长以减少边界条件对计算结果的影响。
中间热侧通道布置有波纹形紊流片，上下冷侧通道没有翅片。
翅片结构尺寸如图2所示，b, a, h分别为翅片的扭幅、节距和翅片高度，单位均为mm，共15个波峰通道，由于翅片和冷热通道之间的隔板的厚度分别为为0.15毫米、0.2毫米，导热热阻很小，所以流动计算过程中忽略其厚度。
表1为所有仿真用翅片的尺寸参数。
换热单元物理模型图2热侧紊流片结构示意图表1 仿真用不同翅片的尺寸参数（均为波纹形式）Tab.2.1 Size parameters of fins used for simulation翅片序号翅高h（mm）节距a（mm）扭幅b（mm）1 5.0 3.2 0.752 5.0 4.0 0.753 5.0 5.0 0.754 5.0 3.2 1.05 5.0 3.2 1.52、机油换热器对于车用发动机，机油温度过高或太低，都会严重影响车辆的稳定可靠运行，因此，机油冷却器是保证机油正常工作必不可少的车用换热器。
目前水冷车用机油冷却器比较普遍，通常采用紧凑板翅结构，机油侧和水侧流道内均布置翅片以提高性能并改善强度。
翅片形式及几何参数对换热器性能影响巨大，研究翅片参数对油冷器性能影响的灵敏度分析是设计紧凑、高效油冷器的关键。
研究对象原型是结构如图3所示的机油冷却器，四个机油通道与三个冷却水通道间隔布置，各通道内部均布置有结构尺寸相同的错位锯齿翅片,翅片结构如图3（b）所示。
（你毕业设计只建立一层油一层水即可）（a）（b）图3 机油冷却器以及流道内翅片结构示意图以空-空中冷器换热单元为原型，建立如图2.1所示的换热单元仿真物理模型，一层热通道，上下各一层冷通道，各层的结构尺寸相同，均为50mm*50mm*5mm。
风电制动器的热—结构耦合分析
【 摘 要】 针对制动器紧急制动时制动盘的旋转运动规律 ，根据风电制动器的实际结构和热传导 的基 本理 论 ， 立 了制动 盘的 温度 场的数 值模 型 ， 出了循 环迭代 的 计算 方法 ， 用 Ａ Ｓ Ｓ有 限 元软 建 提 并 ＮＹ 件模 拟 了制动 盘的温度 场。将 温度场 中的热单元 转化成结 构单元 实现 热一 结构的 间接耦 合 ， 用 １４单 采 ８ 元 刚性 梁特性 来带动制 动盘 转动 ， 而来模 拟制动 盘 的减速 运动 ， 充 分考虑 温度 场和 应 力场 的耦合 从 在
３５ ． ４ ４． ５
Ｚ． ５
３
时 间 （） ｓ
前三条曲线的等效应力要小 ，这主要是因为前 面三条 曲线的点刚
好 在 制 动摩 擦 区域 （ 置处 于径 向半 径 Ｒ （０ ， ０ ） 间 ）这 个 位 ＝ ２０， ０ 之 ． ４ ，
（） ｂ
图 ４ Ｚ ０ ｐ０ 时 间 ￡０ 时 制 动盘 上 不 同半 径 点 的温 度 时变 图 ＝ ，１（ ＝）
ｓ ｔａｅｔｅｂａｅｄｓ ｍ ｅａｕｅ ｅｄｉｓ ｌｅ ｏｖｒｔｅｔｅｍ ｌ ｎｔｎｔｍ ｅａｕｅ ｅｄｉｔ ｏ ｗ ｒ ｈ ｒ ｉ ｔ ｐｒｔｒｆ ｌ ｉ ａ ｄｔ ｃｎｅｔｈ ｒ ａ ｕｉｉ ｅ ｐ ｒ ｒｆ ｌ ｏ ｆ ｋ ｃｅ ｉ ｓ ｍｕ ｔ ｏ ｈ ｔ ｉ ｎ ｓ ｕ ｔｒｌｕ ｉ ｔ ａｈｅｅｔｅｉｄｒｃ ｃｕ ｌ ｇ ｏ ｅｍ －ｔ ｃｕｅ ａｗ ｉ ｙａ ｏ ｔ ｇ ｔｅ １４ ｕ ｉ ｔ ｃｕａ ｎｔ ｏｃ ｉ ｈ ｎ ｉ ｔ ｏｐ ｉ ｔ ｒ ａ ｓ ｕｔｒ． ｎ ｈｌ ｂ ｄｐ ｉ ｎ ｒ ｖ ｅ ｎ ｆｈ ｌ ｒ Ｍｅ ｅ ｎ ｈ ８ ｔ ｗ ｔ ｉ ｄｂ ａ －ａｕｅｔｅｒｔ ｉ ｉ ｓｄｉｅ ｏ ｅ ｈ ｒ ｅｄ ｃ ｎｏｄ ｒｔ ｓ ｌ ｅｔｅｄ — ｉ ｒ ｉ ｅｍ 厂ｔ ｒ ｈ ｏａ ｎ ｄｓ ｉ ｒ ｎ ｔ ｒｔ ｔｅｂａ ｉ ｉ ｒｅ ｉ ａ ｈ ｅ ｈ ｇ ｅ ｔｇ ｃ ｖ ｏ ａ ｔ ｋ ｓ ｏ ｍｕｔ
第七章 热应力分析
第七章 热应力分析当一个结构加热或冷却时，会发生膨胀或收缩。
如果结构各部分之间膨胀收缩程度不同，和结构的膨胀、收缩受到限制，就会产生热应力。
7.1热应力分析的分类ANSYS提供三种进行热应力分析的方法：在结构应力分析中直接定义节点的温度。
如果所以节点的温度已知，则可以通过命令直接定义节点温度。
节点温度在应力分析中作为体载荷，而不是节点自由度间接法：首先进行热分析，然后将求得的节点温度作为体载荷施加在结构应力分析中。
直接法：使用具有温度和位移自由度的耦合单元，同时得到热分析和结构应力分析的结果。
如果节点温度已知，适合第一种方法。
但节点温度一般是不知道的。
对于大多数问题，推荐使用第二种方法—间接法。
因为这种方法可以使用所有热分析的功能和结构分析的功能。
如果热分析是瞬态的，只需要找出温度梯度最大的时间点，并将此时间点的节点温度作为荷载施加到结构应力分析中去。
如果热和结构的耦合是双向的，即热分析影响结构应力分析，同时结构变形又会影响热分析（如大变形、接触等），则可以使用第三种直接法—使用耦合单元。
此外只有第三种方法可以考虑其他分析领域（电磁、流体等）对热和结构的影响。
7.2间接法进行热应力分析的步骤热单元结构单元LINK32 LINK1LINK33 LINK8PLANE35 PLANE2PLANE55 PLANE42SHELL57 SHELL63PLANE67 PLANE42LINK68 LINK8SOLID79 SOLID45MASS71 MASS21PLANE75 PLANE25PLANE77 PLANE82PLANE78 PLANE83PLANE87 PLANE92PLANE90 PLANE95SHELL157 SHELL63表7-1热单元及相应的结构单元首先进行热分析。
可以使用热分析的所有功能，包括传导、对流、辐射和表面效应单元等，进行稳态或瞬态热分析。
但要注意划分单元时要充分考虑结构分析的要求。
热-结构耦合(单元转换)
ANSYS热－结构耦合分析实例在土木工程结构中，温度应力在很多情况下对结构的影响很大。
很多时候需要先对结构进行热传导分析，得到结构内部的温度应力分布，再进行结构分析，得到由于温度产生的结构内力。
ANSYS提供了很方便的热分析－结构分析切换工具，本节将以一个圆环的热应力分析为例，介绍ANSYS提供的相关功能。
(1) 首先进行热分析，进入ANSYS主菜单Preprocessor->ElementType->Add/Edit/Delete，选择添加单元为Quad 4 node 55 号热分析单元(2) 进入ANSYS主菜单Preprocessor->Material Props->Material Models，添加热传导速率参数Thermal->Conductivity->Isotropic，设定热传导速率为0.07。
添加力学属性Structural->Linear->Elastic->Isotropic，设定弹性模量为30e9，泊松比为0.2。
添加热膨胀系数Structural->ThermalExpansion->Secant Coefficient->Isotropic，设定热膨胀系数为1e-5。
(1) 开始建立模型。
还是按照ANSYS标准的点、线、面、体建立模型。
首先建立关键点。
在ANSYS主菜单Preprocessor->Modeling->Create->Keypoints->In Active CS，输入以下关键点信息(2) 下面开始建立弧线。
在ANSYS主菜单Preprocessor-> Modeling-> Create-> Lines-> Arcs-> By End KPs&Rad，首先点选关键点2和3，然后点选中心点1，最后输入半径为5，生成第一个圆弧。
热电偶温度变送器的结构原理详细说明
热电偶温度变送器的结构原理详细说明热电偶温度变送器，由基准源、冷端补偿、放大单元、线性化处理、V/I转换、断偶处理、反接保护、限流保护等电路单元组成。
它是将热电偶产生的热电势经冷端补偿放大后，再帽由线性电路消除热电势与温度的非线性误差，后放大转换为4～20mA电流输出信号。
热电偶温度变送器基本简介由基准源、冷端补偿、放大单元、线性化处理、V/I转换、断偶处理、反接保护、限流保护等电路单元组成。
它是将热电偶产生的热电势经冷端补偿放大后，再帽由线性电路消除热电势与温度的非线性误差，后放大转换为4～20mA电流输出信号。
为防止热电偶测量中由于电偶断丝而使控温失效造成事故，变送器中还设有断电保护电路。
当热电偶断丝或接解不良时，变送器会输出zui大值(28mA)以使仪表切断电源。
热电偶温度变送器原理：温度变送器是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表。
主要用于工业过程温度参数的测量和控制。
带传感器的变送器通常由两部分组成：传感器和信号转换器。
传感器主要是热电偶或热电阻；信号转换器主要由测量单元、信号处理和转换单元组成，有些变送器增加了显示单元，有些还具有现场总线功能。
变送器如果由两个用来测量温差的传感器组成，输出信号与温差之间有一给定的连续函数关系。
故称为温度变送器。
变送器输出信号与温度变量之间有一给定的连续函数关系，早期生产的变送器其输出信号与温度传感器的电阻值之间呈线性函数关系。
标准化输出信号主要为0mA~10mA和4mA~20mA的直流电信号。
不排除具有特殊规定的其他标准化输出信号。
热电偶温度变送器有电动单元组合仪表系列的和小型化模块式的，多功能智能型的。
前者均不带传感器，后两类变送器可以方便的与热电偶或热电阻组成带传感器的变送器精品资料欢迎下载。
第05讲-有限元分析方法及工程常用单元类型、单元选择
• • •
5-32
LINK10 3D SPAR
• • • LINK10：只受拉（Tension-only） or 只受压（Compression-only ） Spar；这需要在单元的OPTION选项中进行确认。 使用只受拉选项时，若单元受压，刚度消失；以此来模拟拉索的松弛。 对于在最终结果为张紧状态的结构，如果在迭代过程中可能出现松弛，也 不能使用LINK10单元。此时应采用其它单元类型。
单元:
一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵 描述（称为刚度或系数矩阵)。单元有线、 面或实体以及二维或三维的单元等种类。
荷载
有限元模型由一些简单形状的单元组成，单元之间通过节点连 接，并承受一定荷载。
5-8
节点和单元 (续)
z 每个单元的特性是通过一些线性方程式来描述的。 z 作为一个整体，单元形成了整体结构的数学模型。 z 尽管梯子的有限元模型低于100个方程（即“自由度”），然而 在今天一个小的 ANSYS分析就可能有成千上万个未知量，矩阵可 能有上亿个刚度系数。
• • •
5-26
LINK系列
桁架单元：
• • • • Structural 2-D Line：LINK1 Structural 3-D Line：LINK8 Structural 3-D Line：LINK10 3-D Finite Strain Spar (or Truss) ：LINK180 单元类型 LINK1 LINK8 LINK10 LINK180 单元属性 2-D Spar (or Truss) 2 nodes 2-D space 3-D Spar (or Truss) 2 nodes 3-D space Tension-only or Compression-only Spar 2 nodes 3-D space 3-D Finite Strain Spar (or Truss) 2 nodes 3-D space
plane55单元
PLANE55单元性质： 2 维 4 节点热实体单元有效产品： MP ME <> <> <> PR <> <> <> PP EDPLANE55 单元说明PLANE55 可以作为平面单元或轴对称环单元，用于 2 维热传导分析。
本单元有 4 个节点，每个节点只有一个自由度–温度。
本单元适用于 2 维，稳态或瞬态热分析。
本单元也可以考虑由常速流动的质量所输送的热流。
如果包含热单元的模型还要用于结构分析，应该用等价的结构单元 (如PLANE42) 替换本单元。
具有中间节点的类似单元是PLANE77。
能够承受非轴对称载荷的轴对称单元是PLANE75。
存在一个选项，使本单元可以用多孔渗流介质来模拟非线性稳态流动。
使用这一选项，热参数被解释为类似的流动参数。
关于本单元的更多细节见ANSYS公司理论手册中的PLANE55。
PLANE55 输入数据在图55.1: "PLANE55 单元几何" 中给出了本单元的几何形状，节点位置和坐标系。
单元输入数据包括 4 个节点以及正交异性材料特性。
正交异性材料的方向与单元坐标系相同。
单元坐标系的方向在坐标系中说明。
对于稳态分析，忽略比热和密度。
未输入的材料特性其默认值在线性材料特性中说明。
单元载荷在"节点和单元载荷" 中说明。
对流换热或热流密度(二者不能同时) 以及热辐射可以作为单元边界上的面载荷输入，如图55.1: "PLANE55 单元几何" 中带圆圈数字所示。
生热率可以作为单元节点上的体载荷输入。
如果输入了节点I 处的生热率HG(I),但未给出其它节点处的生热率，则默认等于HG(I)。
用 KEYOPT(8) 可以设置质量输送选项。
使用这一选项时，实常数中必须输入速度 VX 和 VY (单元坐标系)。
此外，必须给出入口边界的温度以确保解的稳定。
企业能流图绘制方法
量、电功当量换算的各种能源所含实际能量。 按国际单位制，折算系数为 1。 能量的等价值: 能量的等价值:生产单位数量的二次能源或耗 能工质所消耗的各种能源折算成一次能源的能 量。
2.能流图图形规则 2.能流图图形规则
环节单元
四个环节，多个单元，矩形框单元
能流方向
方向从左到右，左入右出
能量类别
注入流出能量区分类别与形式
使用、也不进入产品，在生产或制取时需要直 接消耗能源的工作物质。
它是由能源经过一次或多次转换而成的非热性属性的载能体，例 如工业水、压缩空气、氧气、氮气、氩气、保护气等。消耗这些 物质也间接地消耗了能源。
耗能工质: 耗能工质:在生产过程中所消耗的不作为原料
能量的当量值: 能量的当量值:按照物理学电热当量、热功当
损失能量 右边流出再转向图形下方 化学反应热 化学反应放热为本单元流入能量，吸热 为流出能量 回收利用热量 回收利用能量必须在能流图中绘出 能流量宽度尺寸 各环节、单元宽度按能量所占比例绘制
Hale Waihona Puke 3.能流图数据规则 3.能流图数据规则
各类能源数据类型
各类以当量热值为标准并统一计量单位
标出各类能源当量值及百分数 标出种类能源的实物量和总综合能耗 绘制能流图数据表 能源流入小于总量2%，则一并绘制 能源流入小于总量2%，则一并绘制
企业能流图绘制方法
GB 6421-86 6421-
唐杰斌 2010-6-3
概述
企业内部能量流向的图形
概括企业能源系统的全貌 描述企业能源消费结构 反映企业在能源收入贮存、加工转 换、分配输送、使用外销等方面的 数量平衡关系
主要内容
1.能流图绘制原则 1.能流图绘制原则 2.能流图图形规则 2.能流图图形规则 3.能流图数据规则 3.能流图数据规则 4.能流图文字规则 4.能流图文字规则 5.能流图例题讲解 5.能流图例题讲解
温度对结构应力变形影响的研究
温度对结构应力变形影响的研究摘要:采用三维有限元仿真计算程序对泄洪底孔进行了计算和分析,探讨了温度对结构应力变形的作用,为进一步研究泄洪底孔等混凝土结构提供了重要参考。
关键词:温度结构应力变形影像1计算分析模型对于温度场引起的结构应力分析一般有两种方法,一种是直接法,另一种是顺序法。
根据泄洪底孔坝段结构体形的特点和热分析的要求,构建三维热—结构耦合计算分析模型时,对体形进行了适当的简化,简化的原则是把握问题的关键,忽略次要因素的影响。
三维有限元模型如图1-1所示,坐标系为笛卡尔直角坐标系,X 轴顺水流方向,指向下游;Y轴铅直向上;Z轴垂直水流方向,指向右岸。
对于几何模型的有限元网格的划分必须要保证足够的精度,因此要把握住主要分析部位和次要分析部位,对主要部位的网格划分要尽量精细,对次要部位的网格划分只要满足计算要求即可。
对于正常温降工况下三维计算分析模型来讲,主要部分是闸墩等的大体积混凝土坝体,次要部位为基岩。
热分析时采用的是8节点SOLID70热分析单元,结构分析采用的是8节点SOLID45单元。
图1-2是温降工况下三维有限元模型网格划分图,模型单元总数为67062,节点总数为16524。
基岩底部为固端约束,其余各侧面为法向位移约束。
图.1-1正常温降工况三维计算分析图图.1-2温降工况下三维有限元模型网格划分图2温度场分析根据提供的温降10℃的温度载荷,几何模型中凡是与外界接触的部分的表面温度都设为0℃,混凝土大块靠近基岩的部分,接缝处的混凝土部分表面以及最左边的垂直面的温度设为10℃。
混凝土材料的热膨胀率为10-5,计算参考温度为0℃。
整个热分析过程只考虑热传导,而不考虑对流和辐射等传热方式。
经过热分析得到的温度载荷如图.2-1所示。
X、Y、Z三个方向的温度梯度如图.2-2～2-4所示。
图.2-1基岩和闸墩混凝土块温度载荷图图.2-2X方向温度梯度分布图图.2-3Y方向温度梯度分布图图.3-1温度引起的X方向位移图.2-4Z方向温度梯度分布图3热结构耦合分析根据热分析得到的温度场分布的结果文件,然后把分析单元从热单元转换到结构单元,读入热分析的结果文件进行温度应力分析。
ansys经典壳单元与实体单元热传递
ansys经典壳单元与实体单元热传递ANSYS是一种用于工程分析和模拟的常用软件，它提供了许多不同类型的元素，用于模拟各种物理现象。
在热传递分析中，ANSYS提供了经典壳单元（SHELL）和实体单元（SOLID）两种常用的元素类型。
本文将介绍这两种单元的特点和适用场景，并分析其在热传递分析中的应用。
首先，我们来介绍经典壳单元（SHELL）。
经典壳单元是基于壳理论的一种元素类型，经常用于模拟薄壁结构，如板、壳、面和薄膜等。
经典壳单元通常具有两个参考面和一个中面，可以定义壳的几何形状和朝向。
它的优点是计算效率高，适用于模拟大范围的壳结构，如建筑墙体、飞机机身、汽车车身等。
在热传递分析中，经典壳单元通常用来模拟壳体表面的热传导和辐射换热。
在使用经典壳单元进行热传递分析时，需要注意以下几点。
首先，由于经典壳单元是二维元素，其内部不具有体积，因此不能直接模拟壳体内部的热传导。
如果需要模拟壳体内部的热传导，通常需要在壳单元周围加入实体单元来表示实际的壳厚度。
其次，由于经典壳单元是在壳中面上施加等效载荷来计算变形和应力的，因此在计算热传导时需要考虑壳体的等效厚度。
最后，经典壳单元通常模拟的是壳体表面的平均温度，无法直接计算壳体内局部温度场。
如果需要计算壳体内部的局部温度分布，通常需要在壳体内部加入实体单元。
接下来，我们来介绍实体单元（SOLID）。
实体单元是三维元素，用于模拟实际物体的几何形状和体积。
它通常用于模拟块体结构，如实心零件、装配体和流体容器等。
在热传递分析中，实体单元通常用来模拟实际材料的热传导、对流和辐射换热。
与经典壳单元相比，实体单元可以更准确地模拟材料的热传导过程。
它可以考虑材料的不均匀性、非线性热传导特性和局部热源等因素。
同时，实体单元可以模拟壳体内部的温度分布，而不仅仅是平均温度。
然而，由于实体单元具有更多的自由度和更复杂的计算过程，相对而言，计算效率较低。
在使用实体单元进行热传递分析时，需要注意以下几点。
热力耦合——精选推荐
热⼒耦合
1 热⼒耦合分析简介
热应⼒问题实际上是热和应⼒两个物理场之间的相互作⽤，故属于耦合场分析问题。
与其他耦合场得分析⽅法类似，ANSYS 提供了两种分析热应⼒的⽅法：直接法和间接法。
直接法是指直接采⽤具有温度和位移⾃由度的耦合单元，同时得到热分析和结构应⼒分析结果；间接法则是先进⾏热分析，然后将求得的节点温度作为体载荷施加到结构应⼒分析中。
2 直接法进⾏热应⼒分析单元
ANSYS运⽤直接法进⾏热应⼒分析主要采⽤耦合单元，其中包括热—应⼒耦合单元、热—应⼒—电和热—应⼒—磁耦合单元，表1显⽰了不同类型的热—应⼒耦合单元。
表1 ANSYS12.1常⽤的热耦合单元
3 间接法进⾏热应⼒分析单元
间接法⼀般是先采⽤常规热单元进⾏热分析，然后将热单元转换为响应的结构单元，并将求得的节点温度作为体载荷施加到模型上再进⾏结构应⼒分析，因此在整个分析过程中存在热单元与结构单元的转换问题，表2列出了热单元与响应的结构单元的对应关系。
表2 热单元与结构单元的转换表。
ANSYS热耦合-学习笔记
＝＝＝＝＝【热力耦合分析单元简介】＝＝＝＝＝＝SOLID5－三维耦合场实体具有三维磁场、温度场、电场、压电场和结构场之间有限耦合的功能。
本单元由8个节点定义，每个节点有6个自由度。
在静态磁场分析中，可以使用标量势公式（对于简化的RSP，微分的DSP，通用的GSP）。
在结构和压电分析中，具有大变形的应力钢化功能。
与其相似的耦合场单元有PLANE13、SOLID62和SOLID98。
INFIN9－二维无限边界用于模拟一个二维无界问题的开放边界。
具有两个节点，每个节点上带有磁向量势或温度自由度。
所依附的单元类型可以为PLANE13和PLANE53磁单元，或PLANE55和PLANE77和PLANE35热单元。
使用磁自由度（ＡＺ）时，分析可以是线性的也可以是非线性的，静态的或动态的。
使用热自由度时，只能进行线性稳态分析。
PLANE13－二维耦合场实体具有二维磁场、温度场、电场和结构场之间有限耦合的功能。
由4个节点定义，每个节点可达到4个自由度。
具有非线性磁场功能，可用于模拟B－H曲线和永久磁铁去磁曲线。
具有大变形和应力钢化功能。
当用于纯结构分析时，具有大变形功能，相似的耦合场单元有SOLID5、SOLID98和SOLID62。
LINK31－辐射线单元用于模拟空间两点间辐射热流率的单轴单元。
每个节点有一个自由度。
可用于二维（平面或轴对称）或三维的、稳态的或瞬态的热分析问题。
允许形状因子和面积分别乘以温度的经验公式是有效的。
发射率可与温度相关。
如果包含热辐射单元的模型还需要进行结构分析，辐射单元应当被一个等效的或（空）结构单元所代替。
LINK32－二维传导杆用于两节点间热传导的单轴单元。
该单元每个节点只有一个温度自由度。
可用于二维（平面或轴对称）稳态或瞬态的热分析问题。
如果包含热传导杆单元的模型还需进行结构分析，该单元可被一个等效的结构单元所代替。
LINK33－三维传导杆用于节点间热传导的单轴单元。
该单元每个节点只有一个温度自由度。
dyna单元类型
Dyna是一种有限元分析软件，用于模拟各种物理现象。
有限元分析是一种数值方法，用于求解偏微分方程。
在Dyna中，单元类型定义了如何将物体离散化为有限个单元。
这些单元具有特定的几何形状、质量和动量，并且可以通过相互作用来模拟复杂的物理现象。
本文将介绍Dyna中的三种常见单元类型：结构单元、流体单元和热单元。
结构单元是用于模拟固体材料的基本单元。
在Dyna中，结构单元包括四面体、六面体、楔形和倒三角形等基本形状。
这些单元可以模拟各种类型的材料，如金属、混凝土和塑料。
结构单元可以通过节点和节边来定义，节点是单元的几何中心，节边是连接两个节点的线段。
结构单元可以模拟材料的拉伸、压缩、弯曲和剪切等基本力学行为。
流体单元是用于模拟流体的基本单元。
在Dyna中，流体单元包括立方体、球体、圆柱体和圆锥体等基本形状。
这些单元可以模拟各种类型的流体，如水、空气和油。
流体单元可以通过节点和面来定义，节点是单元的几何中心，面是连接两个节点的平面。
流体单元可以模拟流体的流动、粘性、热传导和辐射等基本物理行为。
热单元是用于模拟热传导的基本单元。
在Dyna中，热单元包括立方体、球体、圆柱体和圆锥体等基本形状。
这些单元可以模拟物体的温度分布和热传导。
热单元可以通过节点和面来定义，节点是单元的几何中心，面是连接两个节点的平面。
热单元可以模拟物体的热传导、热对流和热辐射等基本物理行为。
总之，Dyna中的单元类型对于有限元分析至关重要。
通过使用不同类型的单元，可以模拟各种复杂的物理现象，包括结构分析、流体分析和热分析等。
Dyna的强大功能使其成为工程设计、科学研究和工业制造等领域的重要工具。
热-结构耦合分析
热-结构耦合分析结构耦合分析知识掌握篇2009-05-31 14:09:19 阅读131 评论0 字号：大中小订阅热-结构耦合问题是结构分析中通常遇到的一类耦合分析问题由于结构温度场的分结构耦合问题是结构分析中通常遇到的一类耦合分析问题.由于结构温度场的分结构耦合问题是结构分析中通常遇到的一类耦合分析问题布不均会引起结构的热应力,或者结构部件在高温环境中工作,材料受到温度的影响会发或者结构部件在高温环境中工作布不均会引起结构的热应力或者结构部件在高温环境中工作材料受到温度的影响会发生性能的改变,这些都是进行结构分析时需要考虑的因素为此需要先进行相应的热分析, 这些都是进行结构分析时需要考虑的因素.为此需要先进行相应的热分析生性能的改变这些都是进行结构分析时需要考虑的因素为此需要先进行相应的热分析然后在进行结构分析.热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理,如然后在进行结构分析热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理如热量的获取或损失,热梯度热流密度(热通量热梯度,热流密度热通量)等本章主要介绍在热量的获取或损失热梯度热流密度热通量等.本章主要介绍在ANSYS 中进行稳瞬态热分析的基本过程,并讲解如何完整的进行热结构耦合分析. 态,瞬态热分析的基本过程并讲解如何完整的进行热结构耦合分析瞬态热分析的基本过程并讲解如何完整的进行热-结构耦合分析21.1 热-结构耦合分析简介结构耦合分析简介结构耦合分析是指求解温度场对结构中应力,应变和位移等物理量影响的热-结构耦合分析是指求解温度场对结构中应力应变和位移等物理量影响的结构耦合分析是指求解温度场对结构中应力分析类型.对于热结构耦合分析,在对于热-结构耦合分析中通常采用顺序耦合分析方法分析方法,即分析类型对于热结构耦合分析在ANSYS 中通常采用顺序耦合分析方法即先进行热分析求得结构的温度场,然后再进行结构分析然后再进行结构分析.且将前面得到的温度场作先进行热分析求得结构的温度场然后再进行结构分析且将前面得到的温度场作为体载荷加到结构中,求解结构的应力分布为此,首先需要了解热分析的基本知为体载荷加到结构中求解结构的应力分布.为此首先需要了解热分析的基本知求解结构的应力分布为此然后再学习耦合分析方法. 识,然后再学习耦合分析方法然后再学习耦合分析方法21.1.1 热分析基本知识ANSYS 热分析基于能量守恒原理的热平衡方程用有限元法计算各节点的温热分析基于能量守恒原理的热平衡方程,用有限元法计算各节点的温并导出其它热物理.ANSYS 热分析包括热传导热对流及热辐射三种热传热分析包括热传导,热对流及热辐射三种热传度,并导出其它热物理并导出其它热物理递方式.此外还可以分析相变,有内热源接触热阻等问题. 此外,还可以分析相变有内热源,接触热阻等问题递方式此外还可以分析相变有内热源接触热阻等问题热传导可以定义为完全接触的两个物体之间或一个物体的不同部分之间由于温度梯度而引起的内能的交换.热对流是指固体的表面和与它周围接触的流体之间热对流是指固体的表面和与它周围接触的流体之间,由于温差的存而引起的内能的交换热对流是指固体的表面和与它周围接触的流体之间由于温差的存在引起的热量的交换.热辐射指物体发射电磁能热辐射指物体发射电磁能,并被其它物体吸收转变为热的热量交换在引起的热量的交换热辐射指物体发射电磁能并被其它物体吸收转变为热的热量交换过程. 过程如果系统的净热流率为0,即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统的热量:q 流入+q 生成-q 流出=0,则系统处于热稳态则系统处于热稳态.在稳态热分析中任一节点的温度不随时的热量流入生成流出则系统处于热稳态在稳态热分析中任一节点的温度不随时间变化. 瞬态传热过程是指一个系统的加热或冷却过程.在这个过程中系统的温度热流率, 在这个过程中系统的温度,热流率瞬态传热过程是指一个系统的加热或冷却过程在这个过程中系统的温度热流率热边界条件以及系统内能随时间都有明显变化. 热边界条件以及系统内能随时间都有明显变化ANSYS 热分析的边界条件或初始条件可分为七种温度热流率热流密度热分析的边界条件或初始条件可分为七种温度,热流率热流密度, 七种:温度热流率,热流密度对流,辐射绝热,生热辐射,绝热生热. 对流辐射绝热生热热分析涉及到的单元有大约40 种,其中纯粹用于热分析的有14 种,它们如表其中纯粹用于热分析的有它们如表21.1 示示. 表21.1 热分析单元列表单元类型名称说明线性LINK32 LINK33 LINK34 LINK31 两维二节点热传导单元三维二节点热传导单元二节点热对流单元二节点热辐射单元二维实体PLANE55 PLANE77 PLANE35 PLANE75 PLANE78 四节点四边形单元八节点四边形单元三节点三角形单元三节点三角形单元四节点轴对称单元八节点轴对称单元三维实体SOLID87 SOLID70 SOLID90 六节点四面体单元八节点六面体单元二十节点六面体单元壳SHELL57 四节点四边形壳单元点MASS71 节点质量单元21.1.2 耦合分析中能够进行的热耦合分析有:热结构耦合结构耦合,热流体耦合流体耦合,热电耦在ANSYS 中能够进行的热耦合分析有热-结构耦合热-流体耦合热-电耦磁耦合,热电磁结构耦合等因为本书主要讲解结构实例分析,结构耦合等,因为本书主要讲解结构实例分析合,热-磁耦合热-电-磁-结构耦合等因为本书主要讲解结构实例分析热磁耦合以着重讲解热-结构耦合分析结构耦合分析. 以着重讲解热结构耦合分析中通常可以用两种方法来进行耦合分析,一种是顺序耦合方法一种是顺序耦合方法,另在ANSYS 中通常可以用两种方法来进行耦合分析一种是顺序耦合方法另一种是直接耦合方法. 一种是直接耦合方法顺序耦合方法包括两个或多个按一定顺序排列的分析,每一种属于某一物理分顺序耦合方法包括两个或多个按一定顺序排列的分析每一种属于某一物理分通过将前一个分析的结果作为载荷施加到下一个分析中的方式进行耦合.典型析.通过将前一个分析的结果作为载荷施加到下一个分析中的方式进行耦合典型通过将前一个分析的结果作为载荷施加到下一个分析中的方式进行耦合的例子就是热-应力顺利耦合分析热分析中得到节点温度作为"体载荷应力顺利耦合分析,热分析中得到节点温度作为体载荷"施加到的例子就是热应力顺利耦合分析热分析中得到节点温度作为体载荷施加到随后的结构分析中去. 随后的结构分析中去直接耦合方法,只包含一个分析它使用包含多场自由度的耦合单元.通过计只包含一个分析,它使用包含多场自由度的耦合单元直接耦合方法只包含一个分析它使用包含多场自由度的耦合单元通过计算包含需物理量的单元矩阵或载荷向量矩阵或载荷向量的方式进行耦合.典型的算包含需物理量的单元矩阵或载荷向量矩阵或载荷向量的方式进行耦合典型的单元的压电分析. 例子是使用了SOLID45,PLANE13 或SOLID98 单元的压电分析进行顺序耦合场分析可以使用间接法和物理环境法.对于间接法对于间接法,使用不同的进行顺序耦合场分析可以使用间接法和物理环境法对于间接法使用不同的数据库和结果文件,每个数据库包含合适的实体模型单元,载荷等每个数据库包含合适的实体模型,单元载荷等.可以把一个数据库和结果文件每个数据库包含合适的实体模型单元载荷等可以把一个结果文件读入到另一个数据库中,但单元和节点数量编号在数据库和结果文件中必结果文件读入到另一个数据库中但单元和节点数量编号在数据库和结果文件中必须是相同的.物理环境方法整个模型使用一个数据库物理环境方法整个模型使用一个数据库.数据库中必须包含有的物须是相同的物理环境方法整个模型使用一个数据库数据库中必须包含有的物理分析需的节点和单元.对于每个单元或实体模型图元必须定义一套属性编号, 对于每个单元或实体模型图元,必须定义一套属性编号理分析需的节点和单元对于每个单元或实体模型图元必须定义一套属性编号包括单元类型号,材料编号实常数编号及单元坐标编号.有这些编号在有物材料编号,实常数编号及单元坐标编号包括单元类型号材料编号实常数编号及单元坐标编号有这些编号在有物理分析中是不变的.但在每个物理环境中每个编号对应的实际的属性是不同的但在每个物理环境中,每个编号对应的实际的属性是不同理分析中是不变的但在每个物理环境中每个编号对应的实际的属性是不同的. 对于本书要讲解的热-结构耦合分析通常采用间接法顺序耦合分析,其数据结构耦合分析,通常采用间接法顺序耦合分析对于本书要讲解的热结构耦合分析通常采用间接法顺序耦合分析其数据示. 流程如图21.1 示图21.1 间接法顺序耦合分析数据流程图21.2 稳态热分析稳态传热用于分析稳定的热载荷对系统或部件的影响.通常在进行瞬态热分析稳态传热用于分析稳定的热载荷对系统或部件的影响通常在进行瞬态热分析以前,需要进行稳态热分析来确定初始温度分布需要进行稳态热分析来确定初始温度分布.稳态热分析可以通过有限元计算以前需要进行稳态热分析来确定初始温度分布稳态热分析可以通过有限元计算确定由于稳定的热载荷引起的温度,热梯度热流率,热流密度等热梯度,热流率热流密度等.ANSYS 确定由于稳定的热载荷引起的温度热梯度热流率热流密度等稳态热分析可分为三个步骤: 稳态热分析可分为三个步骤前处理:建模前处理建模求解:施加载荷计算施加载荷计算后处理:查看结果后处理查看结果21.2.1 建模稳态热分析的模型和前面的结构分析模型建立过程基本相同的模型和前面的结构分析模型建立过程基本相同.不同的就是需要在菜单稳态热分析的模型和前面的结构分析模型建立过程基本相同不同的就是需要在菜单过虑对话框中将分析类型指定为热分析,这样才能使菜单选项为热分析选项这样才能使菜单选项为热分析选项,单元类型也过虑对话框中将分析类型指定为热分析这样才能使菜单选项为热分析选项单元类型也为热分析的单元类型,另外在材料定义时需要定义相应的热性能另外在材料定义时需要定义相应的热性能,下面为大概操作步为热分析的单元类型另外在材料定义时需要定义相应的热性能下面为大概操作步骤. 1.确定jobname,title,unit; 确定 2.进入PREP7 前处理定义单元类型设定单元选项前处理,定义单元类型设定单元选项; 定义单元类型,设定单元选项进入3.定义单元实常数定义单元实常数; 定义单元实常数 4.定义材料热性能对于稳态传热一般只需定义导热系数它可以是恒定的定义材料热性能,对于稳态传热一般只需定义导热系数,它可以是恒定的定义材料热性能对于稳态传热,一般只需定义导热系数它可以是恒定的, 也可以随温度变化; 也可以随温度变化 5.创建几何模型并划分网格请参阅结构分析的建模步骤创建几何模型并划分网格,请参阅结构分析的建模步骤. 创建几何模型并划分网格请参阅结构分析的建模步骤21.2.2 施加载荷计算热分析跟前面讲解的结构分析相比,区别在于指定的载荷为温度边条区别在于指定的载荷为温度边条.通常可施加的热分析跟前面讲解的结构分析相比区别在于指定的载荷为温度边条通常可施加的温度载荷有恒定的温度,热流率对流,热流密度和生热率五种热流率,对流热流密度和生热率五种.另外在分析选项中也包温度载荷有恒定的温度热流率对流热流密度和生热率五种另外在分析选项中也包含非线性选项,结果输出选项等需要根据情况进行设置结果输出选项等需要根据情况进行设置. 含非线性选项结果输出选项等需要根据情况进行设置 1.定义分析类型定义分析类型(1) 如果进行新的热分析则使用下面命令或菜单路径如果进行新的热分析,则使用下面命令或菜单路径则使用下面命令或菜单路径: COMMAND:ANTYPE, STA TIC, NEW GUI: Main menu | Solution | -Analysis Type- | New Analysis | Steady-state (2) 如果继续上一次分析比如增加边界条件等则需要进行重启动功能如果继续上一次分析,比如增加边界条件等则需要进行重启动功能: 比如增加边界条件等,则需要进行重启动功能COMMAND: ANTYPE, STATIC, REST GUI: Main menu | Solution | Analysis Type- | Restart 2.施加载荷施加载荷可以直接在实体模型或单元模型上施加五种载荷(边界条件边界条件) 可以直接在实体模型或单元模型上施加五种载荷边界条件. (1) 恒定的温度通常作为自由度约束施加于温度已知的边界上恒定的温度: 通常作为自由度约束施加于温度已知的边界上. COMMAND: D GUI:Main Menu | Solution | -Loads-Apply | -Thermal-Temperature (2)热流率热流率作为节点集中载荷主于线单元模型中通常线单元模热流率: 主于线单元模型中(通常线单元模热流率热流率作为节点集中载荷,主于线单元模型中型不能施加对流或热流密度载荷),如果输入的值为正代表热流流入节点,即单如果输入的值为正,代表热流流入节点型不能施加对流或热流密度载荷如果输入的值为正代表热流流入节点即单元获取热量.如果温度与热流率同时施加在一节点上如果温度与热流率同时施加在一节点上,则元获取热量如果温度与热流率同时施加在一节点上则ANSYS 读取温度值进行计算. 计算注意:如果在实体单元的某一节点上施加热流率则此节点周围的单元要密一些, 如果在实体单元的某一节点上施加热流率,则此节点周围的单元要密一些注意如果在实体单元的某一节点上施加热流率则此节点周围的单元要密一些在两种导热系数差别很大的两个单元的公共节点上施加热流率时,尤其要注意尤其要注意.此在两种导热系数差别很大的两个单元的公共节点上施加热流率时尤其要注意此尽可能使用热生成或热流密度边界条件,这样结果会更精确些外,尽可能使用热生成或热流密度边界条件这样结果会更精确些尽可能使用热生成或热流密度边界条件这样结果会更精确些. COMMAND: F GUI:Main Menu | Solution | -Loads-Apply | -Thermal-Heat Flow (3) 对流对流边界条件作为面载施加于实体的外表面计算与流体的热交换对流:对流边界条件作为面载施加于实体的外表面计算与流体的热交换. 对流边界条件作为面载施加于实体的外表面,计算与流体的热交换它仅可施加于实体和壳模型上,对于线模型对于线模型,可以通过对流线单元它仅可施加于实体和壳模型上对于线模型可以通过对流线单元LINK34 考虑对流. COMMAND: SF GUI:Main Menu | Solution | -Loads-Apply | -Thermal-Convection (4) 热流密度热流密度也是一种面载荷当通过单位面积的热流率已知或通热流密度:热流密度也是一种面载荷当通过单位面积的热流率已知或通热流密度也是一种面载荷.当通过单位面积的热计算得到时,可以在模型相应的外表面施加热流密度可以在模型相应的外表面施加热流密度.如果输入过FLOTRAN CFD 计算得到时可以在模型相应的外表面施加热流密度如果输入的值为正,代表热流流入单元热流密度也仅适用于实体和壳单元.热流密度与对代表热流流入单元.热流密度也仅适用于实体和壳单元的值为正代表热流流入单元热流密度也仅适用于实体和壳单元热流密度与对流可以施加在同一外表面,但仅读取最后施加的面载荷进行计算. 流可以施加在同一外表面但ANSYS 仅读取最后施加的面载荷进行计算COMMAND: F GUI:Main Menu | Solution | -Loads-Apply | -Thermal-Heat Flux (5) 生热率生热率作为体载施加于单元上可以模拟化学反应生热或电流生生热率:生热率作为体载施加于单元上生热率作为体载施加于单元上,可以模拟化学反应生热或电流生它的单位是单位体积的热流率. 热.它的单位是单位体积的热流率它的单位是单位体积的热流率COMMAND: BF GUI:Main Menu | Solution | -Loads-Apply | -Thermal-Heat Generat 3.确定载荷步选项确定载荷步选项对于一个热分析,可以确定普通选项非线性选项以及输出控制.热分析的载可以确定普通选项,非线性选项以及输出控制对于一个热分析可以确定普通选项非线性选项以及输出控制热分析的载荷不选项和结构静力分析中的载荷步相同,读者可以参阅本书结构静力分析部分的荷不选项和结构静力分析中的载荷步相同读者可以参阅本书结构静力分析部分的相关内容或基本分析过程中关于载荷步选项的内容.这里就不再详细讲解了这里就不再详细讲解了. 相关内容或基本分析过程中关于载荷步选项的内容这里就不再详细讲解了 4.确定分析选项确定分析选项在这一步需要选择求解器,并确定绝对零度在进行热辐射分析时,要将目前并确定绝对零度.在进行热辐射分析时在这一步需要选择求解器并确定绝对零度在进行热辐射分析时要将目前的温度值换算为绝对温度.如果使温度单位是摄氏度,此值应设定为如果使温度单位是摄氏度的温度值换算为绝对温度如果使温度单位是摄氏度此值应设定为273;如如果使是华氏度,则为果使是华氏度则为460. Command: TOFFST GUI: Main Menu | Solution | Analysis Options 5.求解求解在完成了相应的热分析选项设定之后,便可以对问题进行求解了便可以对问题进行求解了. 在完成了相应的热分析选项设定之后便可以对问题进行求解了Command: SOLVE GUI: Main Menu | Solution | Current LS 21.2.3 后处理ANSYS 将热分析的结果写入将热分析的结果写入*.rth 文件中它包含如下数据信息文件中,它包含如下数据信息它包含如下数据信息: (1) 基本数据基本数据: 节点温度(2) 导出数据导出数据: 节点及单元的热流密度节点及单元的热梯度单元热流率节点的反作用热流率其它对于稳态热分析,可以使用进行后处理.关于后处理的完整描述关于后处理的完整描述,可对于稳态热分析可以使用POST1 进行后处理关于后处理的完整描述可参阅本书第四章中关于利用通用后处理器进行结果观察分析的讲解.下面是几个关参阅本书第四章中关于利用通用后处理器进行结果观察分析的讲解下面是几个关键操作的命令和菜单路径. 键操作的命令和菜单路径 1.进入POST1 后,读入载荷步和子步读入载荷步和子步: 进入读入载荷步和子步COMMAND: SET GUI: Main Menu | General Postproc | -Read Results-By Load Step 2.在热分析中可以通过如下三种方式查看结果在热分析中可以通过如下三种方式查看结果在热分析中可以通过如下三种方式查看结果: 彩色云图显示COMMAND: PLNSOL, PLESOL, PLETAB 等GUI: Main Menu | General Postproc | Plot Results | Nodal Solu, Element Solu, Elem Table 矢量图显示COMMAND: PLVECT GUI: Main Menu | General Postproc | Plot Results | Pre-defined or Userdefined 列表显示COMMNAD: PRNSOL, PRESOL, PRRSOL 等GUI: Main Menu | General Postproc | List Results | Nodal Solu, Element Solu, Reaction Solu 21.3 瞬态传热分析瞬态热分析用于计算一个系统随时间变化的温度场及其它热.在工程上一瞬态热分析用于计算一个系统随时间变化的温度场及其它热在工程上一般用瞬态热分析计算温度场,并将之作为热载荷进行应力分析并将之作为热载荷进行应力分析. 般用瞬态热分析计算温度场并将之作为热载荷进行应力分析瞬态热分析的基本步骤与稳态热分析类似.主要的区别是瞬态热分析中的载荷瞬态热分析的基本步骤与稳态热分析类似主要的区别是瞬态热分析中的载荷是随时间变化的.为了表达随时间变化的载荷首先必须将载荷为了表达随时间变化的载荷,首先必须将载荷～是随时间变化的为了表达随时间变化的载荷首先必须将载荷～时间曲线分为载荷步.载荷时间曲线中的每一个拐点为一个载荷步,如下图示载荷～如下图示. 荷步载荷～时间曲线中的每一个拐点为一个载荷步如下图示瞬态热分析载荷-时间曲线图21.2 瞬态热分析载荷时间曲线对于每一个载荷步,必须定义载荷值荷对应的时间值必须定义载荷值荷对应的时间值,同时必须指定载荷步的对于每一个载荷步必须定义载荷值荷对应的时间值同时必须指定载荷步的施加方式为渐变或阶越. 施加方式为渐变或阶越21.3.1 建模一般瞬态热分析中,定义材料性能时要定义导热系数密度及比热,其余建模过程与定义材料性能时要定义导热系数,密度及比热一般瞬态热分析中定义材料性能时要定义导热系数密度及比热其余建模过程与稳态热分析类似,这里就不再赘述这里就不再赘述. 稳态热分析类似这里就不再赘述21.3.2 加载求解中进行的分析一样,瞬态热分析进行加载求解时同样需要完成如下的和其它ANSYS 中进行的分析一样瞬态热分析进行加载求解时同样需要完成如下的工作.包括定义分析类型定义初始条件,施加载荷指定载荷步选项包括定义分析类型,定义初始条件施加载荷,指定载荷步选项,指定结果输出选工作包括定义分析类型定义初始条件施加载荷指定载荷步选项指定结果输出选项以及最后进行求解. 项以及最后进行求解1. 定义分析类型指定分析类型为瞬态分析,通用可以进行新的分析或进行重启动分析通用可以进行新的分析或进行重启动分析. 指定分析类型为瞬态分析通用可以进行新的分析或进行重启动分析 2.获得瞬态热分析的初始条件获得瞬态热分析的初始条件(1) 定义均匀温度场如果已知模型的起始温度是均匀的,可设定有节点初始温度如果已知模型的起始温度是均匀的可设定有节点初始温度Command: TUNIF GUI: Main Menu | Solution | -Loads- | Settings | Uniform Temp 如果不在对话框中输入数据,则默认为参考温度。
ANSYS热应力分析实例
A N S Y S热应力分析实例-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN热流体在代有冷却栅的管道里流动，如图为其轴对称截面图。
管道及冷却栅的材料均为不锈钢，导热系数为1.25Btu/hr-in-oF，弹性模量为28E6lb/in2泊松比为0.3。
管内压力为1000 lb/in2，管内流体温度为450 oF，对流系数为1 Btu/hr-in2-oF,外界流体温度为70 oF，对流系数为0.25 Btu/hr-in2-oF。
求温度及应力分布。
7.3.2菜单操作过程7.3.2.1设置分析标题1、选择“Utility Menu>File>Change Title”，输入Indirect thermal-stress Analysis of a cooling fin。
2、选择“Utility Menu>File>Change Filename”，输入PIPE_FIN。
7.3.2.2进入热分析，定义热单元和热材料属性1、选择“Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete”，选择PLANE55，设定单元选项为轴对称。
2、设定导热系数：选择“Main Menu>Preprocessor>MaterialPorps>Material Models”，点击Thermal，Conductivity，Isotropic，输入1.25。
7.3.2.3创建模型1、创建八个关键点，选择“MainMenu>Preprocessor>Creat>Keypoints>On Active CS”，关键点的坐标如下：编号 1 2 3 4 5 6 7 8X 5 6 12 12 6 6 5 5Y 0 0 0 0.25 0.25 1 1 0.252、组成三个面：选择“MainMenu>Preprocessor>Creat>Area>Arbitrary>Throuth Kps”，由1,2,5,8组成面1；由2,3,4,5组成面2；由8,5,6,7组成面3。