ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用
《2024年ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用》范文
《ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用》篇一一、引言随着科技的不断进步，ANSYS有限元分析软件在工程领域的应用越来越广泛。
其中，ANSYS在热分析方面的应用具有很高的价值，能对复杂结构的温度分布、热应力等问题进行有效的数值模拟和分析。
本文旨在深入探讨ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用。
二、ANSYS软件及其热分析功能ANSYS是一款广泛应用于机械、电气、流体等多领域的有限元分析软件。
其强大的功能主要得益于其精细的数值计算方法和广泛的适用性。
在热分析方面，ANSYS可以模拟各种复杂的热传导、热对流和热辐射问题，为工程师提供精确的数值结果和直观的图形展示。
三、ANSYS在热分析中的应用1. 模型建立与网格划分在ANSYS中进行热分析，首先需要建立准确的模型并进行网格划分。
ANSYS提供了强大的建模工具，可以方便地建立各种复杂的模型。
同时，其网格划分功能可以根据模型的特点和需求，自动或手动进行网格的生成和优化。
这为后续的热分析提供了可靠的数值基础。
2. 材料属性设定与载荷施加在热分析中，材料属性设定和载荷施加是关键步骤。
ANSYS 提供了丰富的材料库，可以根据实际需要选择合适的材料并进行属性的设定。
同时，根据问题的需求，可以在模型上施加各种类型的热载荷，如温度、热流等。
3. 求解与结果分析完成模型建立、网格划分、材料属性设定和载荷施加后，就可以进行求解了。
ANSYS采用先进的数值计算方法，可以快速得到求解结果。
同时，ANSYS提供了丰富的后处理功能，可以对求解结果进行可视化展示和分析。
例如，可以绘制温度分布图、热流图等，帮助工程师直观地了解问题的特点。
四、ANSYS在热分析中的优势相比传统的实验方法，ANSYS在热分析中具有以下优势：1. 准确性高：ANSYS采用先进的数值计算方法，可以模拟各种复杂的热传导、热对流和热辐射问题，得到的结果更加准确可靠。
2. 效率高：相比传统的实验方法，ANSYS可以在短时间内得到求解结果，大大提高了工作效率。
ANSYS热分析详解
ANSYS热分析详解ANSYS是一种常用的工程仿真软件，具有强大的多物理场耦合分析能力，其中热分析是其中一个重要的应用领域。
在ANSYS中进行热分析可以帮助工程师更好地了解物体在温度变化条件下的行为，从而优化设计方案。
下面将详细介绍ANSYS热分析的原理与流程。
首先，在进行ANSYS热分析前，需要进行前期准备工作。
包括建立几何模型，定义边界条件和导入材料参数等。
在建立几何模型时，可以使用ANSYS提供的建模工具或者导入CAD文件。
然后，需要定义材料参数，如热导率、比热等。
最后，需要定义边界条件，包括外界温度、边界热流、边界散热系数等。
接下来，进行热传导分析。
热传导分析是热分析的基础，用于计算物体内部的温度分布。
在ANSYS中，可以选择稳态或者瞬态分析。
对于稳态分析，需要设置收敛准则，使计算结果达到稳定状态。
对于瞬态分析，需要设置时间步长和总的仿真时间。
在进行计算时，ANSYS会利用有限元法对物体的几何形状进行离散化处理，并通过求解热传导方程来计算温度分布。
在得到物体内部的温度分布后，可以进行热应力分析。
热应力分析是在热传导分析的基础上引入力学应力计算的过程。
在ANSYS中，可以通过多物理场耦合分析的功能来实现。
首先，需要定义材料的线性热膨胀系数和弹性模量等力学参数。
然后，可以选择求解热固结方程和弹性平衡方程，来计算物体在温度变化条件下的应力分布。
除了热应力分析，还可以进行热辐射分析。
热辐射分析是在热传导分析的基础上引入辐射传热计算的过程。
在ANSYS中，可以选择不同的辐射模型来计算物体在温度变化条件下的辐射传热。
常用的辐射模型包括黑体辐射模型和灰体辐射模型等。
通过热辐射分析可以得到物体的辐射换热通量和辐射热功率等重要参数。
最后，进行结果分析和后处理。
在ANSYS中，可以对热分析的结果进行可视化和数据分析。
可以绘制温度云图、热应力云图等，从而更好地理解物体在热变形条件下的行为。
此外，还可以导出计算结果，并进行后续的工程设计和优化。
ANSYS热分析简介1
ANSYS热分析简介1⽬录1. ANSYS热分析简介1. ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡⽅程，⽤有限元的⽅法计算各节点的温度，并导出其他物理参数。
2. ANSYS热分析包括热传导、热对流和热辐射三种热传递⽅式，此外还可以分析相变、有内热源、接触热阻等问题。
3. ANSYS中耦合场的分析种类有热-结构耦合、热-流体耦合、热-电耦合、热-磁耦合、热-电-磁-结构耦合等。
4. 对于不同的零件，之间可以采⽤GLUE进⾏粘接，或者采⽤Overlap等⽅法，也可以建⽴接触。
1.1 传导传导：两个良好接触的物体之间的能量交换或⼀个物体内由于温度梯度引起的内部能量交换。
对流：在物体和周围介质之间发⽣的热交换。
由温差存在⽽引起的热量交换，可以分为⾃然对流和强对流。
对流⼀般作为⾯边界条件施加。
热对流⽤⽜顿冷却⽅程来描述。
辐射：⼀个物体或者多个物体之间通过电磁波进⾏能量交换。
热辐射指物体发射电磁能，并被其他物体吸收转变为热的热量交换过程。
物体温度越⾼，单位时间辐射的热量越多。
热传导和热对流都需要传热介质，⽽热辐射⽆需任何介质，且在真空中的效率最⾼。
可以看出辐射分析是⾼度⾮线性的。
1.2 热载荷分类（1）DOF约束：温度（2）集中载荷：热流（3）⾯载荷：热流，对流（4）体载荷：体积或者区域载荷。
1.2.1 载荷施加序号APDL含义备注1TUNIF施加均匀初始温度2IC施加⾮均匀的初始温度1.3 热分析分类1.3.1 稳态热分析如果热能的流动不随时间变化的话，热传递就成为是稳态的。
由于热能流动不随时间变化，系统的温度和热载荷也都不随时间变化。
稳态热平衡满⾜热⼒学第⼀定律。
通常在进⾏瞬态分析前，进⾏稳态分析⽤于确定初始温度分布。
对于稳态传热，⼀般只需要定义导热系数，他可以是恒定的，也可是是随温度变化的。
1.3.2 瞬态热分析瞬态热分析⽤于计算⼀个系统的随时间变化的温度场及其他热参数。
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。
ANSYS热分析详解
ANSYS热分析详解ANSYS（工程仿真软件）是一种广泛应用于工程领域的有限元分析软件。
它不仅可以进行结构力学分析，还可以进行热分析。
热分析是通过数值模拟来研究物体在不同温度和热载荷条件下的热行为。
下面将详细介绍ANSYS热分析的一般步骤和常见应用。
热分析的步骤通常包括几个关键步骤：1.几何建模：通过ANSYS软件创建物体的三维几何模型。
可以使用软件内置的几何建模工具或从其他CAD软件导入几何模型。
2.材料定义：选择适当的材料，并在ANSYS中定义其热特性，如导热系数、比热容和线膨胀系数等。
3.网格划分：将几何模型分割成许多小单元，称为有限元。
每个有限元具有一组方程来描述其热行为。
网格划分的质量直接影响到最终结果的准确性，因此需要仔细选择合适的网格划分方法。
4.边界条件：指定物体的边界条件，如温度、热流、辐射、对流等。
这些边界条件会影响物体的热传导和热平衡。
5.求解：通过解决一组非线性偏微分方程来计算物体的温度分布。
ANSYS使用有限元方法来求解这些方程，并返回物体在不同点上的温度值。
6.后处理：对计算结果进行可视化和分析。
ANSYS可以绘制温度分布图、热通量图、温度梯度图等，以帮助用户更好地理解和分析物体的热行为。
1.电子器件散热分析：在电子设备中，散热问题常常是一个关键问题。
通过ANSYS热分析，可以评估电子器件所产生的热量，以及散热器的性能，从而确保设备的可靠性和性能。
2.汽车发动机冷却分析：汽车发动机的性能和寿命受限于冷却系统的效果。
ANSYS热分析可以帮助评估不同冷却系统的性能，并优化设计以提高发动机的效率和耐久性。
3.压力容器热应力分析：在高温和高压条件下，压力容器可能会发生热应力。
ANSYS热分析可以帮助评估容器的热应力，并指导合适的设计改进。
4.太阳能热系统分析：太阳能是一种可再生能源，可以通过太阳能热系统将太阳能转化为热能。
ANSYS热分析可以帮助评估太阳能热系统的性能，并优化设计以提高能量转化效率。
ANSYS Workbench 17·0有限元分析：第12章-热分析
第12章 热分析 热力学分析（简称热分析）用于计算一个系统或部件的温度分布及其他各种热物理参数，如热量的获取与损失、热梯度、热流密度（热通量）等。
热分析在许多工程应用中扮演着非常重要的角色，如内燃机、涡轮机、换热器、电子元件等。
★ 了解传热的基础知识。
12.1 传热概述传热分析（Steady-State Thermal Analysis ）遵循热力学第一定律，即能量守恒定律。
对于一个封闭的系统（没有质量的流入或流出），则：PE KE U W Q Δ+Δ+Δ=−式中Q 为热量，W 为所做的功，ΔU 为系统的内能，KE Δ为系统的动能，PE Δ为系统的势能。
对于大多数工程传热问题：0＝＝PE KE ΔΔ若不考虑做功，即0=W ，则U Q Δ=；对于稳态热分析：0=Δ=U Q即流入系统的热量等于流出的热量；对于瞬态热分析：q dU dt =即流入或流出的热传递速率q 等于系统内能的变化。
12.1.1 传热方式热分析包括热传导、热对流、热辐射三种传热方式。
ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通1．热传导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交换。
热传导遵循傅里叶定律：dxdT k q −=′′ 式中q ′′为热流密度（W/m 2），k 为导热系数。
2．热对流热对流是指固体的表面与它周围接触的流体之间，由于温差的存在引起的热量交换。
热对流可以分为两类：自然对流和强制对流。
热对流用牛顿冷却方程来描述：)(B T S T h q −=′′ 式中h 为对流换热系数（或称膜传热系数、给热系数、膜系数等），S T 为固体表面的温度，B T 为周围流体的温度。
3．热辐射热辐射是指物体发射电磁能，并被其他物体吸收转变为热的热量交换过程。
物体温度越高，单位时间内辐射的热量就越多。
热传导和热对流都需要有传热介质，而热辐射无须任何介质。
实质上，在真空中的热辐射效率最高。
有限元分析软件ANSYS在多芯片组件热分析中的应用
维普资讯
第３ ３卷第 ２期
２０ ０ ７年 ２月
电 子 工 套 师
Ｅ Ｅ Ｒ Ｌ ＣＴ ＯＮＩ Ｃ ＥＮＧ ＮＥ Ｉ ＥＲ
Ｖ０ ． ３ Ｎ ． １３ ｏ ２ Ｆｂ Ｏ ７ ｅ ．２ ０
有 限元 分析 软 件 Ａ Ｓ Ｓ在 多芯 片 组 件热 分析 中 的应 用 ＮＹ
基金项 目： 南通大学校 级科研 基金 资助项 目（６ １２ 。 ０ ２ ２ ）
立几何模型的场合 。 Ａ Ｓ Ｓ施加 载荷 的方 式分 为两种 ， ＮＹ 即在 有限元模
．
９．
维普资讯
・
微 电子与基础产 品 ・
电 字 工 蠢 ■
２０ ０ ７年 ２月
２ 运用 பைடு நூலகம் Ｓ Ｓ进行热 分析流程 ＮＹ
运用 Ａ Ｓ Ｓ进 行 稳态 热 分 析 的基 本 步 骤 如 图 １ ＮＹ
所示 ， 其中主要包括建立有限元模型 、 施加载荷、 求解
与后 处理 。
１ 有限 元分析软件 Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ
有 限元方法 的基本思想是将连续的求解区域离散 为一 组有 限个 、 且按 一 定 方 式互 连 结 合 在 一起 的单 元 的组合体 。因此 ， 可以模型化几何形状复杂的求解域。 利用 在 每一个 单元 内假设 的近似 函数来 分 片 的表 示全 求解域上待求 的未知场函数 ， 从而使一个连续的无限 自由度 问题 变成 离散 的有 限 自由度 问题 。一经 求解 出
０ 引
言
的近似程度将不断改进。如果单元是 满足收敛要求 的 ， 解 最后将 收敛 于精 确解 。 近似
有限元 分析 软件 Ａ Ｓ Ｓ是集结 构 、 ＮＹ 流体 、 电场 、 磁 场 、 场 分 析于 一体 的大 型通 用有 限元分 析 软件 。 声
ANSYS热分析详解解析
ANSYS热分析详解解析ANSYS是一种强大的有限元分析软件，可以用于各种工程领域的仿真和优化。
其中热分析是ANSYS的一个重要应用之一，可以帮助工程师预测和优化物体在热载荷下的性能。
下面将详细解析ANSYS热分析的相关内容。
首先，热分析是通过求解热传导方程来模拟物体的温度场分布。
热传导方程描述了物体内部的热传导行为，可以用来计算物体不同部位的温度。
在ANSYS中，可以通过设置边界条件、材料属性和加热源等参数来进行热分析。
对于热分析，首先需要定义模型的几何形状。
在ANSYS中，可以使用几何建模工具创建物体的三维模型，或者导入其他CAD软件的模型文件。
然后，在几何模型上定义网格，将物体划分为小的单元，以便求解热传导方程。
ANSYS提供了自动网格划分工具，可以根据用户设置的参数自动生成网格。
接下来，需要为每个单元指定材料属性。
不同材料的热导率、热容和密度等参数不同，会对热传导方程的求解结果产生影响。
在ANSYS中，可以预定义一些常用材料的属性，例如金属、塑料、陶瓷等，并可以根据需要创建自定义材料的属性。
在热分析中，还需要定义物体表面的边界条件。
边界条件可以是固定温度、固定热流量或者固定热通量等。
通过设置合适的边界条件，可以模拟各种实际情况下的热载荷。
例如，在电子设备的热分析中，可以将电子元件的表面设置为固定温度，以模拟电子元件的热散热行为。
除了边界条件，还可以在模型中添加加热源。
加热源可以是点热源、面热源或体热源等。
通过设置加热源的功率和位置，可以模拟物体在外界热源的作用下的温度分布。
例如，在汽车发动机的热分析中，可以将汽缸的燃烧室设置为体热源，以模拟燃烧产生的热量对发动机的影响。
在设置完模型参数后，可以使用ANSYS的求解器来求解热传导方程。
求解器会将边界条件、材料属性和加热源等参数代入到热传导方程中，并计算出物体的温度场分布。
在求解过程中，可以通过设置收敛准则来控制求解的精度和稳定性。
求解完热传导方程后，可以使用ANSYS提供的后处理工具来分析结果。
ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用
ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用随着科学技术的不断发展，工程领域的热分析越来越重要。
热力学、热传导、热对流、辐射传热等问题是工程领域中需要解决的关键问题之一。
ANSYS有限元分析软件作为一款功能强大、使用广泛的工程分析工具，在热分析领域发挥着重要的作用。
ANSYS有限元分析软件是一种基于有限元理论的数值计算工具。
它通过将一个复杂的物理问题划分成一个个简单的子域，然后将这些子域用有限元进行离散，再通过数值计算方法求解模型的应力、应变等物理场。
在热分析中，ANSYS能够非常准确地模拟材料的温度分布、热流量分布以及传热过程等问题，为工程师提供必要的设计信息。
在热分析中，ANSYS可以解决一系列不同的问题。
首先，它可以模拟材料的温度分布。
通过定义不同的材料参数和边界条件，ANSYS可以准确地计算出材料在不同情况下的温度分布，并可以用图形的形式进行展示。
这对于工程师来说非常有用，因为他们可以根据这些温度分布来判断材料是否会出现过热或者过冷的问题，从而进行相应的调整。
其次，ANSYS还可以模拟热流量的分布。
在实际工程中，热流量的分布是一个很重要的参数。
通过分析热流量的分布情况，工程师可以判断热量的传输是否合理，从而优化设计，提高效率。
ANSYS可以非常准确地计算出热流量的分布，并提供相应的图像展示，方便工程师观察和分析。
此外，ANSYS还可以模拟热对流传热问题。
热对流传热是指通过流体的对流而传递热量的现象。
在实际工程中，热对流非常常见，比如汽车发动机的冷却系统等。
ANSYS可以根据流体的流动特性和边界条件，准确地计算出热对流传热的情况，并提供相应的结果分析。
这对于工程师来说非常重要，他们可以通过这些结果来评估流体的冷却效果是否达到设计要求。
最后，ANSYS还可以模拟辐射传热问题。
辐射传热是指通过辐射而传递热量的现象，是热传导和热对流之外的一种重要传热方式。
在一些高温环境中，辐射传热非常显著，比如高温工业炉等。
ANSYS在钢筋混凝土梁热分析中的应用
ANSYS在钢筋混凝土梁热分析中的应用【摘要】在火灾荷载的条件下，钢筋混凝土构件内部的温度场分布，对火灾后的构件能否继续使用，具有重要的作用。
ANSYS作为大型有限元软件，在有限元分析中得到了普遍的应用.本文首先从混凝土梁截面热分析入手，然后进行混凝土构件梁整体热分析，从而比较两者在热分析中的误差，从而得出ANSYS 在热分析中方法及思路。
【关键词】ANSYS；热分析；钢筋混凝土梁Reinforced concreted beam in the application of thermal analysis with ANSYS【Abstract】With the fire load conditions, the inside temperature field distribution of concrete beam has an important role on the components. As large-scale finite element software, the finite element analysis has gained widespread application. Comparing the thermal analysis of concrete beam section with the overall thermal analysis of concrete beams, and then draw the differences and similarities, which take thermal analysis in ANSYS in the methods and ideas.【Key words】ANSYS;Thermal analysis;Reinforced concrete beam1. 前言组成钢筋混凝土梁构件的材料，在火灾荷载作用下，其热工性能和力学性能会产生明显的变化，变形也会明显增大，由于构件在受火时，体积膨胀、截面温度不均匀分布，都会使截面产生自平衡的温度应力和构件弯曲变形［1］。
ANSYS工程应用教程_热与电磁学篇
ANSYS 工程应用教程_热与电磁学篇随着ANSYS 版本的不断更新，ANSYS 的应用领域也日益广泛。
作为融结构、热、流体、电磁、声学为一体的大型通用有限元分析软件，可广泛应用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电、等一般工业及科学研究领域。
热分析包括稳态热分析、瞬态热分析、热辐射、相变、热应力等，电磁场分析包括二维静态、谐性、瞬态磁场分析，三维静态、谐性、瞬态磁场分析，高频电磁场分析和电场分析等。
ANSYS 热分析简介：图形用户界面方式（GUI ）或命令流方式进行计算。
ANSYS 如何进行热分析：实际上，其基本原理是先将所处理的对象划分成有限个单元（包含若干节点），然后根据能量守恒原理求解一定边界条件和初始条件下每一节点处的热平衡方程，由此计算出各节点温度，继而进一步求解出其他相关量。
耦合场分析：这类涉及两个和多个物理场相互作用的问题为耦合场分析。
主要方法有直接耦合和间接耦合。
直接耦合解法的耦合单元包含所有的自由度，仅仅通过一次求解就能得出耦合场分析结果。
这种方法实际上是通过计算包含所有必须项的单元矩阵或单元载荷向量来实现的。
间接耦合法又称为序贯耦合法，通过把第一磁场分析的结果作为第二次场分析的载荷来实现良种场的耦合。
三种基本传热方式：传导：当物理内部存在温度差时，热量将从高温部分传递到低温部分；而且不同温度的物体相互接触时热量会从高温物体传递到低温物体。
傅立叶定律，又称导热基本定律hot cold A(T T )t dQ κ-=，Q 为时间t 内的传热量，κ为热传导率，T 为温度，A 为面积，d 为两平面之间的距离。
对流：温度不同的各部分流体之间发生相对运动所引起的热量传递方式。
流体被加热时：w f q h(t t )=-流体被冷却时：f w q h(t t )=-，w t 和f t 分别为壁面温度和流体温度，h 为对流热系数。
ANSYS在低压电器触头电接触稳态热分析中的应用
A N SY S在低压电器触头电接触稳态热分析中的应用任晓霞(重庆文理学院，重庆402160)产品与应用摘要要保证低压电器可靠工作，对其接触单元进行热分析非常重要；有限元分析软件A N SY S融结构、热、流体、电磁、声学分析于一体，利用其对触头的温度场模型进行传热分析，可以直观看出整个低压电器触头系统的稳态热分布情况，而且结合结果处理模块，可以进行准确的数据分析，有着传统电接触热分析所无法比拟的优点。
本文通过使用A N SY S分析低压电器触头电接触稳态过程的温度场分布，来阐明其在温度分析中的应用。
关键词：A N SY S软件；电接触；稳态热分析；温度场T he A ppl i ca t i on of A N S Y S on St e a dy The r m al C har a ct er i st i cA na l ys i s of L ow V ol t age E l ect r i cal A ppar at us C ont act sR en X i aoxi a(Chongqi ng U ni ve r si t y of A r t s and Sci en ces．C hong qi ng402160)A bs t r act T o a ss ur e t he r el iabil i t、r of l O W vol t age el e ct r i c al appa r at us．i t iS i m port ant t o anal yze t het her m al char act er i st i c s of t he c o nt ac t el em en t．T he f i ni t e el em ent a nal ysi s s oft w ar e A N S Y S co m bi ne s t hes t r uc t ure，t her m a l．f l ui d，m a gnet i c and a coust i cs a na l ys i s．The a nal ysi s of t herm al m ode l of c ont ac t s havet he f e at ur es，t ha t t he di st r i but i ng st at e can be obs er ved di r e ct l y and t he dat a c an be handl ed c or re ct l y us i ngt he r esu l t handl i ng m odel s．I n a w ord．i t have m any advant ages w hi ch t he t r adi t i ona l m e t hods have not．I nt he ar t i cl e．A N SY S i S us ed t o anal yze t he s t e a dy t herm aI char ac t er i s t i c of l ow vol t age el ect r i ca l apparat usc ont ac t s．w hi ch exp oun ds i ts a ppl i ca t i ons i n t he f i e ld of t her m al anal ysi s．K ev w or ds：A N SY S SO f t w ar e；el ect r i c cont act：t he s t eady t herm al anal ys i s；t em per at ur e f i e l d1引言电气系统整机失效中，80％以上电接触失效为接触电阻过大、触点熔焊和粘接、触头材料侵蚀等，研究触头在稳态下的发热，保证这些部分最高温度不超过规定极限的允许温度，对保证电器工作的可靠性有重要的意义。
ansys热分析
ANSYS热分析概述ANSYS是一种通用的有限元方法（Finite Element Method，FEM）软件，可以用于热分析。
热分析是通过模拟和分析物体的温度和热流来研究热传导、热膨胀、热辐射等热现象的一种方法。
在工程设计和科学研究中，热分析在许多领域都具有重要的应用价值。
在ANSYS中，热分析可以通过添加适当的热边界条件和材料参数来实现。
热分析步骤ANSYS热分析的一般步骤如下：1.几何建模：在ANSYS中创建或导入需要进行热分析的几何模型。
可以使用ANSYS的几何建模工具来创建模型，也可以从CAD软件中导入模型。
2.材料定义：定义模型中各个部分的材料属性。
对于热分析来说，主要需要定义材料的热导率、热容等参数。
ANSYS提供了各种材料模型和材料数据库来方便用户进行材料定义。
3.网格划分：将几何模型划分成小的有限元单元，以便将其离散化为一系列小区域。
这一步骤通常由ANSYS自动完成，但也可以手动调整网格密度和精度。
4.热边界条件：根据需要为模型设置热边界条件。
热边界条件包括固定温度、热通量、对流换热等。
这些边界条件将直接影响热分析的结果。
5.求解：使用ANSYS提供的求解器对热分析进行求解。
求解过程将根据模型的几何形状、材料属性和边界条件来计算模型的温度分布和热流。
6.结果分析：对求解得到的结果进行分析和后处理。
可以通过ANSYS提供的可视化工具、图表和数据输出来展示和分析计算结果。
根据需要，可以进一步优化模型和参数。
ANSYS热分析的应用领域ANSYS热分析在许多工程和科学领域都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1. 热传导分析热传导分析是研究物体内部温度分布和热传导过程的一种方法。
它在热处理、电路设计、能源系统等领域有重要应用。
利用ANSYS进行热传导分析可以帮助工程师优化设计，改善热传导性能。
2. 热应力分析热应力分析是研究物体在热载荷下产生的应力和变形的一种方法。
热应力分析在焊接、高温材料等领域有应用。
ansys中的热分析
ansys中的热分析【转】热-结构耦合分析知识掌握篇2022-05-3114:09:19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,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参数,如热量的获取或损失,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.21.1热-结构耦合分析简介热-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.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识,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度,并导出其它热物理参数.ANSYS热分析包括热传导,热对流及热辐射三种热传递方式.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,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,并被其它物体吸收转变为热的热量交换过程.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的热量:q流入+q生成-q流出=0,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,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,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21.1所示.表21.1热分析单元列表单元类型名称说明线性LINK32LINK33LINK34LINK31两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PLANE55PLANE77PLANE35PLANE75PLANE78四节点四边形单元八节点四边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SOLID87SOLID70SOLID90六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,所以着重讲解热-结构耦合分析.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.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.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.通过计算包含所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,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.可以把一个图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,热流密度等参数.ANSYS稳态热分析可分为三个步骤:前处理:建模求解:施加载荷计算后处理: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.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,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参数,下面为大概操作步骤.1.确定jobname,title,unit;2.进入PREP7前处理,定义单元类型,设定单元选项;3.定义单元实常数;4.定义材料热性能参数,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;5.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.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.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.1.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:COMMAND:ANTYPE,STATIC,NEWGUI:Mainmenu|Solution|-AnalyiType-|NewAnalyi|Steady-tate(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:COMMAND:ANTYPE,STATIC,RESTGUI:Mainmenu|Solution|AnalyiType-|Retart2.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).(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.COMMAND:D GUI:MainMenu|Solution|-Load-Apply|-Thermal-Temperature(2)热流率:热流率作为节点集中载荷,主要用于线单元模型中(通常线单元模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,则ANSYS读取温度值进行计算.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,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.COMMAND:FGUI:MainMenu|Solution|-Load-Apply|-Thermal-HeatFlow(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.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:SFGUI:MainMenu|Solution|-Load-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过FLOTRANCFD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:FGUI:MainMenu|Solution|-Load-Apply|-Thermal-HeatFlu某(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热.它的单位是单位体积的热流率.COMMAND:BFGUI:MainMenu|Solution|-Load-Apply|-Thermal-HeatGenerat3.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.4.确定分析选项GUI:MainMenu|Solution|AnalyiOption5.求解GUI:MainMenu|Solution|CurrentLS21.2.3后处理ANSYS将热分析的结果写入某.rth文件中,它包含如下数据信息:(1)基本数据:节点温度(2)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.下面是几个关键操作的命令和菜单路径.1.进入POST1后,读入载荷步和子步:COMMAND:SETGUI:MainMenu|GeneralPotproc|-ReadReult-ByLoadStep2.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:MainMenu|GeneralPotproc|PlotReult|NodalSolu,ElementSolu, ElemTable矢量图显示COMMAND:PLVECTGUI:MainMenu|GeneralPotproc|PlotReult|Pre-definedorUerdefined列表显示COMMNAD:PRNSOL,PRESOL,PRRSOL等GUI:MainMenu|GeneralPotproc|LitReult|NodalSolu,ElementSolu,R eactionSolu21.3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参数.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.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～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,如下图所示.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,同时必须指定载荷步的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,其余建模过程与稳态热分析类似,这里就不再赘述.21.3.2加载求解和其它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,指定结果输出选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.2.获得瞬态热分析的初始条件(1)定义均匀温度场GUI:MainMenu|Solution|-Load-|Setting|UniformTempGUI:MainMenu|Solution|-Load-|Apply|-Thermal-|Temperature|OnNodeGUI:MainMenu|Solution|-Load-|Delete|-Thermal-Temperature|OnNode(2)设定非均匀的初始温度GUI:MainMenu|Solution|Load|Apply|-InitialCondit'n|Define如果初始温度场是不均匀的且又是未知的,就必须首先作稳态热分析确定初始条件.GUI:MainMenu|Preproceor|Load|-LoadStepOpt-Time/Frequenc|TimeIntegrationGUI:MainMenu|Preproceor|Load|-LoadStepOpt-Time/Frequenc|TimeandSubtp写入载荷步文件:GUI:MainMenu|Preproceor|Load|WriteLSFile或先求解:GUI:MainMenu|Solution|Solve|CurrentLS注意:在第二载荷步中,要删去所有设定的温度,除非这些节点的温度在瞬态分析与稳态分析相同.3.设定载荷步选项进行瞬态热分析需要指定的载荷步选项和进行瞬态结构分析相同,主要有普通选项,非线性选项和输出控制选项.(1)普通选项GUI:MainMenu|Solution|-LoadStepOpt-Time/Frequenc|TimeandSubtp每个载荷步的载荷子步数,或时间增量.对于非线性分析,每个载荷步需要多个载荷子步.时间步长的大小关系到计算的精度.步长越小,计算精度越高,同时计算的时间越长.根据线性传导热传递,可以按如下公式估计初始时间步长:ITS=δα24GUI:MainMenu|Solution|-LoadStepOpt-|Time/Frequenc|TimeandSubtp如果载荷值在这个载荷步是恒定的,需要设为阶越选项;如果载荷值随时间线GUI:MainMenu|Solution|-LoadStepOpt-|Time/Frequenc|TimeandSubtp(2)非线性选项GUI:MainMenu|Solution|-LoadStepOpt-|Time/Frequenc|TimeIntegrationGUI:MainMenu|Solution|-LoadStepOpt-|OutputCtrl|DB/ReultFile4.在定义完所有求解分析选项后,进行结果求解.21.3.3结果后处理对于瞬态热分析,ANSYS提供两种后处理方式.通用后处理器POST1,可以对整个模型在某一载荷步(时间点)的结果进行后处理;GUI:MainMenu|GeneralPotproc.GUI:MainMenu|TimeHitPotproc1.用POST1进行后处理GUI:MainMenu|GeneralPotproc|ReadReult|ByTime/Freq如果设定的时间点不在任何一个子步的时间点上,ANSYS会进行线性插值.此外,还可以读出某一载荷步的结果.GUI:MainMenu|GeneralPotproc|ReadReult|ByLoadStep然后,就可以采用与稳态热分析类似的方法,对结果进行彩色云图显示,矢量图显示,打印列表等后处理.2,用POST26进行后处理首先,要定义变量.GUI:MainMenu|TimeHitPotproc|GraphVariable或列表输出GUI:MainMenu|TimeHitPotproc|LitVariable21.4热-结构耦合分析前面讲了热-结构耦合分析是一种间接法顺序耦合分析的典型例子.其主要分三步完成:1.进行热分析,求得结构的的温度场;2.将模型中的单元转变为对应的结构分析单元,并将第一步求得的热分析结构当作体载荷施加到节点上;3.定义其余结构分析需要的选项,并进行结构分析.前面已经介绍了如何单独进行热分析和结构分析,下面介绍如何转换模型并将第一步求解的结果施加到节点上.1.完成必要的热分析,并进行相应的后处理,对结果进行查看分析.2.重新进入前处理器,并指定新的分析范畴为结构分析.选择菜单路径MainMenu|Preference,在弹出的对话框中选择\选项,使所有菜单变为结构分析的选项.3.进行单元转换.选择菜单路径MainMenu|Preproceor|ElementType|SwitchElemType,将弹出SwithchElemType(转换单元类型)对话框,如图21.3所示.图21.3转换单元类型对话框4.在对话框中的Changeelementtype(改变单元类型)下拉框中选择\然后单击关闭对话框,ANSYS程序将会自动将模型中的热单元转换为对应的结构单元类型.5.定义材料的性能参数.跟通常的结构分析不同的是,除了定义进行结构静力分析需要的材料弹性模量,密度,或强化准则的定义之外.在热-结构耦合分析的第二个分析中,还需要定义材料的热膨胀系数,而且材料性能应该随温度变化的.6.将第一次分析得到的温度结果施加到结构分析模型上.选取菜单路径MainMenu|Solution|DefineLoad|Apply|Structural|Temperature|FromThermAn aly,将弹出ApplyTEMPfromThemalAnalyi(从已进行的热分析结果中施加温度载荷)对话框,如图21.4所示.单击对话框中的按钮,选择前面热分析的结果文件某.rth,作为结构分析的热载荷加到节点上.图21.4从已进行的热分析结果中施加温度载荷对话框7.定义其它结构分析的载荷步选项和求解分析选项,并进行结构分析求解.8.进行结果后处理,观察分析所求得的结果.。
ABAQUSANSYS热分析
ABAQUS/ANSYS 热分析引言热分析是工程领域中重要的分析方法之一。
它用于研究材料和系统在温度变化下的行为和性能。
ABAQUS和ANSYS是流行的有限元分析软件，它们具有强大的热分析功能。
本文将介绍ABAQUS和ANSYS在热分析领域的应用和功能。
ABAQUS热分析热分析基础知识在进行ABAQUS热分析之前，我们首先需要了解一些热分析的基础知识。
热分析涉及温度场、热传导、热辐射和热对流等概念。
ABAQUS提供了丰富的热分析元素和材料模型，可以模拟各种热力学问题。
模型建立在进行ABAQUS热分析之前，我们需要建立模型。
ABAQUS提供了几种建模方式，包括几何建模、CAD导入和脚本建模等。
我们可以根据实际需要选择合适的建模方式，并定义材料属性、边界条件和加载情况。
热边界条件在进行ABAQUS热分析时，我们需要定义适当的热边界条件。
热边界条件包括固定温度、热通量和对流等。
我们可以在模型中定义这些边界条件，以便研究材料在不同温度下的响应和性能。
热材料模型ABAQUS提供了丰富的热材料模型，可以模拟不同类型的材料在热载荷下的行为。
常用的热材料模型包括导热材料、热膨胀材料和热收缩材料等。
我们可以选择适当的热材料模型，并根据实际需要进行参数设定。
热分析求解在完成模型建立和边界条件设定后，我们可以进行热分析的求解。
ABAQUS提供了多种热分析求解器，包括显式和隐式求解器。
我们可以根据具体问题的求解要求选择合适的求解器，并进行求解设置。
求解过程中，ABAQUS将计算模型在不同时间步骤下的温度场分布和热流量分布等信息。
ANSYS热分析热分析基础知识在进行ANSYS热分析之前，我们也需要了解一些热分析的基础知识。
ANSYS 提供了丰富的热分析功能，包括热传导、热辐射和热对流等。
我们可以根据具体问题的需求选择合适的分析方法和模型。
模型建立在进行ANSYS热分析之前，我们同样需要建立模型。
ANSYS提供了多种建模方式，包括几何建模、CAD导入和脚本建模等。
ansys热分析
ansys热分析ANSYS热分析引言热分析是一种在工程领域广泛应用的分析方法，它可以用来研究物体在不同温度条件下的热传导、热扩散和热辐射等问题。
ANSYS是一款被广泛应用于工程仿真的软件，其中包括了强大的热分析功能。
本文将介绍ANSYS热分析的基本原理、流程以及在不同工程领域中的应用。
一、ANSYS热分析的基本原理ANSYS热分析基于热传导和热辐射的基本原理，通过数学和物理模型来描述和分析物体在不同温度条件下的热行为。
热传导是指热能通过物质内部的分子运动传递的过程，而热辐射则是指物体通过电磁波的辐射传递热能的过程。
热分析可以帮助工程师预测和优化物体在真实工作环境下的热性能，从而提高产品的质量和可靠性。
二、ANSYS热分析的流程ANSYS热分析的流程通常包括几个基本步骤，下面将逐一介绍：1. 几何建模：在进行热分析之前，需要通过ANSYS软件进行几何建模，将待分析的物体建模成三维几何模型。
这一步骤可以使用ANSYS的几何建模工具来完成，如DesignModeler等。
2. 网格划分：在几何建模完成后，需要将几何模型分割成小的单元，如三角形或四边形等，以便进行数值计算。
这一步骤被称为网格划分或网格生成，通常使用ANSYS的网格划分工具进行。
3. 材料属性设置：在进行热分析之前，需要对物体的材料属性进行设置，如热导率、比热容等。
这些参数将影响热传导的速度和过程。
4. 边界条件设置：在热分析中，需要设置物体的边界条件，如温度边界条件、热通量边界条件等。
这些边界条件描述了物体在不同部位的热输入和输出。
5. 求解和结果分析：在完成前面的步骤后，可以使用ANSYS的求解器来求解热传导方程和辐射传热方程。
求解完成后，可以对结果进行分析，如温度分布、热流量等。
三、ANSYS热分析在不同工程领域中的应用1. 汽车工程：ANSYS热分析在汽车工程领域中有着广泛的应用。
例如，可以通过热分析来研究发动机的热耗散问题，优化散热系统的设计，提高发动机的工作效率和寿命。
ansys中稳态热中导入载荷设定
ANSYS中稳态热中导入载荷设定一、ANSYS是一款强大的有限元分析软件，广泛应用于工程领域。
在进行稳态热分析时，合理导入和设定载荷是确保模拟结果准确性的关键。
本文将介绍在ANSYS中进行稳态热分析时导入载荷的基本原理和操作步骤。
二、载荷类型在稳态热分析中，可能涉及到的载荷类型主要包括：温度载荷：定义不同区域或边界的温度值，模拟热源或冷却源的影响。
表面热流载荷：模拟表面上的热辐射或对流传热。
热通量载荷：模拟通过表面传递的热量。
热通量分布载荷：类似于热通量，但可以指定在区域内的分布情况。
三、载荷设定步骤准备模型：在ANSYS中导入或建立几何模型，确保几何形状和边界条件符合实际情况。
设定材料属性：在工程数据中定义材料的导热性质，如热导率、比热等。
定义边界条件：在模型的边界上设定适当的边界条件，包括固定温度、对流边界等。
导入载荷：根据模拟的实际情况，选择适当的载荷类型，并导入相应的数值。
网格划分：对模型进行网格划分，确保模型的几何形状被合适地离散为有限元。
设定求解器参数：在求解设置中选择稳态热分析，并设定迭代次数、收敛准则等参数。
运行分析：启动ANSYS求解器进行分析，等待结果生成。
四、具体操作示例以设定一个温度载荷为例：定义温度载荷：进入ANSYS Workbench，选择“热分析”模块，在“温度”中定义所需的温度值。
选择加载区域：在模型中选择需要加载温度的区域或表面。
设定温度值：输入相应的温度值，可以是固定的数值，也可以是随时间或其他变量变化的函数。
设定材料参数：在工程数据中设定材料的热导率等参数。
定义边界条件：在“边界条件”中设定其他固定温度或对流边界等。
划分网格：进行网格划分，确保几何形状被适当离散。
设定求解器参数：在“求解控制”中设定求解器参数。
运行分析：点击“求解”按钮，等待分析完成。
五、结果验证与后处理结果验证：检查分析结果是否符合实际预期，包括温度分布、热通量等。
后处理操作：利用ANSYS后处理工具，生成温度云图、热通量图等，以便更直观地了解分析结果。
ANSYS热应力分析实例
ANSYS热应力分析实例热应力是指由于温度变化引起的材料内部应力。
在工程设计中，热应力分析对于预测材料在实际使用条件下的性能至关重要。
ANSYS是一款领先的有限元分析软件，可以在工程设计和分析中进行热应力分析。
本文将介绍一个简单的热应力分析实例，以帮助读者了解如何使用ANSYS进行该类型的分析。
在这个实例中，我们将使用ANSYS来模拟一个由钢材制成的热板，在其表面施加热流。
我们将分析在不同的热流条件下，热板表面的温度分布及由此产生的热应力。
首先，我们需要在ANSYS中建立模型。
我们选择建立一个二维平面应力模型，模型尺寸为2mx1m。
我们为钢材定义材料属性，包括杨氏模量和泊松比。
接下来，我们为模型施加边界条件，固定模型的下边界，模拟一个定量的热流施加在模型的上边界。
然后，我们需要定义热流的边界条件。
我们选择在模型的上边界施加一个固定的热流密度，例如1000W/m^2、我们还需要定义热板的初始温度，通常可以选择室温或其他合适的温度。
接下来，我们进行热传导分析。
在ANSYS中，我们可以通过定义热传导方程和边界条件来模拟热流的传导行为。
我们将求解热传导方程，得到热板上每个点的温度分布。
一旦我们得到了热板的温度分布，我们可以通过热传导方程计算热应力。
热应力是由于温度变化引起的材料内部应力，可以通过考虑材料的热膨胀系数和热导率来计算。
在ANSYS中，我们可以使用热应力分析模块来计算模型中每个点的热应力。
最后，我们可以通过后处理功能来查看热板表面的温度分布和热应力分布。
我们可以将结果可视化为温度云图和热应力云图，以便更直观地理解热应力的分布情况。
我们还可以提取特定点的温度和热应力数值，以帮助评估热板在不同热流条件下的性能表现。
总的来说，热应力分析是工程设计中非常重要的一部分，能够帮助工程师预测材料的性能并优化设计。
ANSYS作为一款功能强大的有限元分析软件，可以帮助工程师进行精确的热应力分析，并提供丰富的可视化和后处理功能。
热学知识与ANSYS软件使用
04 ANSYS软件操作流程
前处理：建立模型与网格划分
建立模型
使用ANSYS的几何建模工具创建热学问题的几何 模型，包括实体、面、线等基本元素。
网格划分
对模型进行离散化处理，将其划分为一系列小的 单元格或网格，以便进行数值计算。
材料属性
定义模型中各材料的热学属性，如导热系数、比 热容等。
求解器：设置边界条件与求解
对流换热
1 2
对流换热定义
对流换热是指流体与固体表面之间的热量传递过 程。
对流换热系数
描述对流换热强度的参数，与流体性质、流动状 态等因素有关。
3
对流换热计算
使用牛顿冷却公式计算对流换热量，公式为 Q=hAΔT。
辐射换热
辐射换热定义
01
辐射换热是指物体之间通过电磁波传递能量的过程。
斯蒂芬-玻尔兹曼定律
01
边界条件设置
根据问题的实际情况，设置相应 的边界条件，如温度、热流密度 等。
求解设置
02
03
求解过程
选择合适的求解器，如稳态或瞬 态求解，并设置求解精度和收敛 准则等参数。
启动求解器，进行热学问题的数 值求解。
后处理：结果查看与优化
结果查看
通过后处理模块，查看计算得到的结果，如温度场分布、热流矢量 等。
3
在实际应用中，结合热学知识和ANSYS软件的使 用，可以有效地解决各种热学问题，为工程实践 提供有力支持。
展望
01
随着科技的不断进步，热学知识和ANSYS软件的应用将更加广泛和深 入。
02
未来，热学理论将继续发展，为解决更复杂的工程问题提供理论指导。
03
ANSYS软件也将不断更新和完善，增加更多功能和优化性能，以适应 不断变化的市场需求。
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% 引言
热分析是广泛应用于各个领域的一种分析工 具。国际热分析协会（简称H8E*）的命名委员 会于%’((年给的定义是：热分析是在程序控制 温度下测量物质的物理性质与温度关系的一类技 术。定义中的程序控制温度是指按某种规律加热 或冷却，通常是线性升温和线性降温。在实际生 产过程 中， 常 常 会 遇 到 各 种 各 样 的 热 量 传 递 问 题：如计算某个系统或部件的温度分布、热量的 获取或损失、热梯度、热流密度、热应力、相变 等等。所涉及 的 部 门 包 括： 能 源、 化 工、 冶 金、 建筑、电子、航空航天、制冷、农业、船舶等。 比如机械加工，往往需要估算和控制工件的温度 场，分析不同条件下，不同材料及几何形状对温
!32’4&%’ I60BJ010:CA4A4A01010:CB4D0:4K;:6K61BL4<6:C9A6<41K01C0@60A，01<*+,-,，MN* A=5BL0@6，/0AK42/BC591DB4=15=@/60BJ010:CA4AOM91<0K61B0:;@41D4;:6A01<K6B/=<A=59A60@641J B@=<9D6<O*1<;@6A61BAB0B6=10;;:4D0B4=1=5*+,-,41/60BJ010:CA4A01<B/6;@=A;6DB0@62616@0:4P6< 41B/4A;0;6@O 5/16(472 *+,-, MN* /60BJ010:CA4A 0;;:4D0B4=1
收稿日期：!""#$%!$%&
张建峰（%’(万)!方数）据，硕士研究生；!(%"%’ 山东省泰安市。
度场变化的影响，以及防止加工过程中工件缺陷 的产生。因此，热分析在工业生产及科学研究中
具有重要的作用。
早在%))(年，热分析实验首先由 Q68/0B6J :46@开始， 当 时 是 用 热 曲 线 方 法 分 析 陶 瓷 材 料， 热曲线是用电流计、照相底片和切光器自动记录
自上个世纪后半叶以来，计算机技术突飞猛 进，应用计算机技术进行热分析成为热分析发展 中的一个飞跃性进步。
有限元法是以电子计算机为手段的“电算” 方法，它以大型问题为对象，未知数的个数可以 成千上万，因而为解决复杂的力学问题提供了一 个有效的工具。由于有限元法强有力的、广泛的 分析功能，以及固体力学的数学物理方程与很多 其它领域的相应方程可归于同一类方程，因此很 自然的被推广应用于分析其它领域问题，尤其是 热分析中的场问题，甚至成了这一领域主要的分 析方法。应用计算机这一先进手段，以有限元理 论为基础进行数值模拟，则可以提高产品加工质 量，省时省力， 降 低 成 本。’(%)% 作 为 有 效 的 有限元分析软件，应运而生。
仪器中全自动控制和记录还谈不上。
第二次世界 大 战 之 后，特 别 是 上 世 纪 R" 年 代以来，自动控制和记录的技术得到了发展。在
R"年代中期，日本的全自动 VE* 仪器已经有# 台。以后，自动化热天平和功率补偿式 V,8 亦 成为市 售 商 品。%’&R 年， 在 英 国 的 阿 伯 丁 举 行
# ’(%)%热分析简介
!"*+年，,-./%01/2-/博士创建了 ’(%)% 公司，致力于设计分析软件的开发，’(%)%程 序的第一个版本仅提供了热分析及线结构分析功 能，像当时的大多数程序一样，它只是一个批处 理程序，且 只 能 在 大 型 计 算 机 上 运 行。*+ 年 代 初，’(%)%程序发 生 了 很 大 变 化， 非 线 性、 子 结构以及 更 多 的 单 元 类 型 被 加 入 了 程 序。*+ 年 代末，交 互 方 式 的 加 入 是 该 程 序 最 为 显 著 的 变 化，它大大地简化了模型生成和结果评价（前处 理和后处理）。在进行分析之前，可用交互式图 形来验证模型的几何形状、材料及边界条件；在 分析完成之后计算结果的图形显示立即可用于分 析检验。今天该程序的功能更加强大，使用更加 便利。’(%)%作为新颖的有限元分析软件在处 理热分析问题方面具有强大的功能，热分析问题 一直是 ’(%)%重要的应用领域。而且其界面友 好，易于掌握，可以随心所欲地选择图形用户界 面方式（345）或命令流方式进行计算，同时具 有强大的 网 格 划 分 功 能 及 强 大 的 结 果 后 处 理 功 能。 万方数据
下来。%’%R 年， 出 现 了 另 一 范 畴 的 热 分 析， 即 热重分析（EF）。%’!R年，日本电器工程师 S9J T4@04和 *U0/4@0首次用热重分析数据预测电绝缘 性能材料的使用寿命。而第三种热分析方法热膨
胀仪出现于第二次世界大战之前。所以，在那个
时期，这三大分析技术已经使用起来了。但是，
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冶金能源
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*+,-,有限元分析软件在热分析中的应用
张建峰 王翠玲 吴玉萍
顾明
（山东科技大学机电学院材料系） （济南钢铁集团第一炼钢厂）
摘 要 热分析是广泛应用于各个领域的一种分析工具，*+,-,作为有限元分析软件在热分 析方面具有强大的功能。本文介绍了 *+,-,热分析的基本原理、方法，综述了 *+,-,有限 元软件在热分析中的应用现状，及应用 *+,-,进行热分析的发展趋势。 关键词 *+,-, 有限元 热分析 应用
冶金能源
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了首届国际热分析会议。 在!""#年，另一划时代改革就是把温度调
节引入到 $%&。突破了由于先前的分析是在线 性条件下，只能够局限于热焓测定的限制，同时 较好地解决了由于热容而引起的相漂移问题。