workbench 热分析案例

基于ANSYSWORKBENCH的通电导线的热分析

基于ANSYSWORKBENCH的通电导线的热分析本篇文章是关于ANSYS WORKBENCH的耦合场分析的一个例子。

一根导线在通稳恒电流后会发热，这属于电-热耦合分析，例子本身很简单，只是说明WORKBENCH自带的耦合分析系统的使用。

【问题描述】一根裸露导线，电阻为R，通过电流为I，需要计算电线中心温度和表面温度。

已知导线的长度为0.1米，截面半径为0.005米，导线的热传导率是60.5瓦每米摄氏度，电阻率是1.7e-1欧姆米，电流大小是20安培，环境温度是20摄氏度，导线裸露表面与空气的对流换热系数是5瓦特每平方米摄氏度。

X（注：该题来自于《ANSYS 13.0 WORKBENCH数值模拟技术》，许京荆编著）【问题分析】ANSYS WORKBENCH中自带热电分析系统，可以直接进行热电耦合分析。

使用过程与一般分析相同。

【求解过程】1.打开ANSYS WORKBENCH14.52.创建热-电分析系统。

3.创建材料模型。

双击engineering data进入到工程数据中。

系统默认的钢材的热传导率和电阻率与已知条件相同，不需要修改。

退回到WB界面。

4.创建几何模型。

双击geometry进入到DM中，选择长度单位是毫米。

其尺寸如下图退出DM.5.划分网格。

6.设置边界条件。

设置一个端面电压为零。

设置另外一个端面的电流为20安。

对外圆柱面设置对流边界条件。

7.求解。

8.后处理。

温度云图。

整个导体温度均匀。

电压云图。

焦耳热云图。

物理模型
2021/10/10
物理模型简化：
混凝墙壁上附热源，热源为一侧等壁温，其余壁面为绝热壁面。热源附在墙面中间并与墙面垂直。在ansys21/10/10
划分网格
网格剖分：采用ansys的mesh块对导入的几何体进行网格划分，网格为四面体网格，网格最大边长为5mm。
6
结果及分析
热通量矢量图：
通过观察热通量矢量图可以发现热量的传递方向及密度分布情况。
2021/10/10
7
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结果及分析
一维导热区域分布：在该模型中一维导热区域（xz平面）如图所示。在该稳态导热过程中y方向所有截面热流密度均相同。
8
2
定义边界条件
墙壁外表面：
采用convection边界条件，设定外界空气温度10℃，换热系数为0.36W/㎡·k。
2021/10/10
3
定义边界条件
墙壁内表面：
裸露于空气的表面采用 convection边界条件，拟定外界空气温度20℃，换热系数为0.36W/㎡·k，与热源接触表面采用耦合边界条件。
2021/10/10
4
定义边界条件
热源：
与墙体平行的壁面采用 temperature边界条件，定义其温度为50℃，其余壁面均为绝热边界条件。
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5
2021/10/10
结果及分析
温度场云图：
通过显示计算得出的温度场可以看出该模型的最小温度值出现在墙体外表面顶部与底部，在该模型中温度场关于yz平面对称。

ANSYS之杯具热分析

第N章水杯热分析案例这个案例是使用ANSYS WORKBENCH 热分析模块功能进行演示。

通过对杯子模型加载温度荷载来分析出其温度分布状况。

1.5.1案例介绍此案了使用一个铜合金材料的水杯模型，在内表面施加100℃的温度载荷在外表面施加对流传热系数来模拟一下当水杯装满热水时候的温度以及热流分布状况以演示AMSYS WORKBENCH 热分析模块的基本操作过程。

1.5.2启动Workbench并建立分析项目(1) 首先打开ANSYS WORKBENCH 14.0。

双击Toolbox（工具箱）→Analysis System （分析系统）→Steady-State Therma（热分析模块）打开，如图-1所示。

图-1 打开热分析模块图-2 选择材料1.5.3定义材料参数（1）双击打开A2项目（Engineering Data）。

（2）打开后在菜单栏中点击图标。

然后在Engineering Data Sources项目中单击A3项General Materials（一般材料）→单击Outline of General Materials中的A7项Copper Alloy（铜合金）中的B7项的图标来选择上此材料。

（3）材料选择完成后单击（回到项目管理区）图标。

1.5.4导入模型（1）双击项目A3项Geometry（模型）进入DM模块来导入我们需要分析的模型。

如图-3所示。

图-3 打开DM模块图-5 导入模型（2）单击File（文件）→Import External Geometry File（导入模型文件）。

如图-5所示。

（3）找到模型文件单击选择后单击“打开”按钮。

如图-6所示。

图-6 打开模型图-7 划分网格1.5.5划分网格（1）双击项目文件A4项Model（网格）。

如图-7所示。

打开的模型如图-8所示。

图-8 杯子的模型图-9 刷新网格（2）我们先使用程序自动划分网格，通过查看网格质量再决定是否进行网格控制。

Workbench热分析实例之一.

Inventory #00557 WS9-4
飞轮铸造分析-控制
• 激活时间积分。使用向后欧拉时间积分。 • 激活线性搜索收敛增强工具。 • 热导率表现了沙与铝的接触。 • 将进行两个分析
–Case 1: 观察1分钟内的凝固。 –Case 2: 运行第二个工况，持续30秒。
• 激活自动时间步
–初始和最小时间步长为0.001 sec –Case 1: 最大时间步长2.0 sec –Case 2: 最大时间步长5.0 sec
•铝注意，密度和比热将被删除，因为可以替代的计算热焓。
温度相关的热导率
Temperature (°C) 100 200 300 400 530 800
KXX (W/m-°C) 206 215 228 249 268 290
July 14, 2008 © 2008 ANSYS, Inc. All rights reserved.
Workbench-Simulation Heat Transfer 11.0
Workshop 9 – 飞轮铸造(相变分析)
July 14, 2008 © 2008 ANSYS, Inc. All rights reserved.
Workbench-Simulation Heat Transfer ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002557 WS9-1
案例 – 飞轮铸造分析
• 为了讲述在课程中论述的相变技术，将进行一个飞轮铸造分析:
• 问题描述:
– 对一个铝制飞轮铸造进行相变分析。飞轮是将溶解的铝注入沙模中制造的。
• 分析目标:
– 研究飞轮凝固过程。
Workshop Supplement

workbench 热分析案例

精品课件
2
界条件
定义边
墙壁外表面：
采用convection边界条件，设定外界空气温度10℃，换热系数为0.36W/㎡· k。
精品课件
3
条件
定义边界
墙壁内表面：
裸露于空气的表面采用 convection边界条件，拟定外界空气温度20℃，换热系数为0.36W/㎡· k，与热源接触表面采用耦合边界条件。
物理模型
ห้องสมุดไป่ตู้
物理模型简化：
混凝墙壁上附热源，热源为一侧等壁温，其余壁面为绝热壁面。热源附在墙面中间并与墙面垂直。在ansys的 DesignModeler中进行建模。
精品课件
1
网
格
划
分
网格剖分：
采用ansys的mesh块对导入的几何体进行网格划分，网格为四面体网格，网格最大边长为5mm。
及分析
结果
热通量矢量图：
通过观察热通量矢量图可以发现热量的传递方向及密度分布情况。
精品课件
7
及分析
结果
一维导热区域分布：
在该模型中一维导热区域（xz平面）如图所示。在该稳态导热过程中y方向所有截面热流密度均相同。
精品课件
8
精品课件
4
界条件
定义边
热源：
与墙体平行的壁面采用 temperature边界条件，定义其温度为50℃，其余壁面均为绝热边界条件。
精品课件
5
及分析
结果
温度场云图：
通过显示计算得出的温度场可以看出该模型的最小温度值出现在墙体外表面顶部与底部，在该模型中温度场关于yz平面对称。
精品课件
6

ANSYSWorkbenchFluent流固耦合传热及热结构分析学习教案

ANSYSWorkbenchFluent流固耦合传热及热结构(jiégòu)分析
会计学
1
第一页，共7页。
以前本人发了一个贴子，关于Fluent 计算的温度如何传递到结构网格上，该方法已经过时，由于AN SYS Workbench功能的日益强大，建议使用更好、更简便的方法。案例(àn lì)如下: 1 打开Workbench，tool box/component systems里选mesh,空白区出现如下图，然后双击Geometry，导入几何模型，这是一个外部固体包裹内部管流的简单(jiǎndān)模型，仅用于演示步骤。任选一个Part，在Details of Body里有个选项Fluid/Solid，需要分别定义好流体和固体
第5页/共7页ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第六页，共7页。
6 添加约束，计算。这仅是个简单演示，具体(jùtǐ)问题还要涉及到定义材料塑性应力应变数据，分析的非线性设置，接触的设置等等。
第6页/共7页
第七页，共7页。
Named selections命令分别创建 Inlet, outlet和wallout. Wallout用来定
义固体外表面与环境的对流换热边界条件
第2页/共7页
第三页，共7页。
3 关闭Meshing 窗口返回到project schematic界面，右击Mesh→Transfer Data To New → Fluent, 将建立Fluent的分析项目。此时Mesh后面变为闪电(shǎndiàn)符号，需右击它再点菜单中update
双击Setup，打开Fluent窗口，设置材料(cáili ào)、流相固相、激活能量方程、湍流模型、边界条件等。进口流速1m/s, 600K, 出口0pa,wallout定义对流换热系数5，环境温度300K。

workbench有趣案列

workbench有趣案列
ANSYS Workbench 是一个强大的工程仿真软件平台，可以用于处理各种复杂的系统和组件。

下面是一些有趣的ANSYS Workbench 案例：
1.风力发电机设计：在Workbench中，可以使用CFD （Computational Fluid Dynamics）工具对风力发电机进行流场分析，优化设计，使其在风力利用效率方面达到最优。

2.汽车碰撞测试：利用Workbench的结构分析模块，可以对汽车进行碰撞测试分析，评估其结构强度和安全性。

3.机器人手臂优化：通过Workbench的优化设计模块，可以针对机器人手臂的各项性能指标进行优化，提高其运动性能和效率。

4.电子设备散热设计：使用Workbench的热分析工具，可以帮助设计者对电子设备的散热性能进行模拟和优化，确保设备在高负荷情况下仍能保持良好的散热效果。

5.航空发动机性能预测：通过Workbench的流体动力学分析工具，可以模拟航空发动机的工作过程，预测其性能表现，为发动机的设计和优化提供依据。

这些案例只是展示了Workbench的部分功能和应用场景，Workbench平台还具有更多高级功能和复杂的工程应用可能性。

基于Workbench的行星齿轮组热-结构耦合分析

齿轮胶合或点蚀失效。查阅当前文献发现国内外的学者对
热分析方法、温度场在啮合齿轮内部的分布以及对流换
热、热传导等热边界条件的确定都进行了研究。热对齿轮传动过程中的应力有很大影响，但现有研究大多将应力和温度单独进行研究，研究结果实际并不能很好地模
０引言
行星齿轮组是汽车减速箱关键零部件之一，其传动
场常用的两种方法是直接耦合和顺序耦合，直接耦合是
直接用热一应力耦合单元，得到热分析和结构应力分析
性能直接影响着汽车减速箱的工作性能，由于汽车行驶过程中调速频繁，齿轮收到的扭矩强度大，因而行星齿轮组传动故障也是汽车多发故障之一。现有研究多集中
件研究提供理论依据和更加准确的研究方法。
齿面的粗糙度、润滑油的动力粘度，齿轮的表面温Βιβλιοθήκη 等影１热力耦合方法
结构在承受变化的温度载荷时，由于部分约束而使变形受到限制，就会在内部产生热应力。热应力实际上是热和应力两个物理场的耦合，目前ＡＮＳＹＳ研究耦合
基于Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ的行星齿轮组热一结构耦合分析
ｃｏｕｐｌｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｐｌａｎｅｔａｒｙｇｅａｒｓｅｔｂａｓｅｄｏｎＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ

ansys workbench 14.5数值模拟工程实例解析 -回复

ansys workbench 14.5数值模拟工程实例解析-回复ANSYS Workbench 14.5 数值模拟工程实例解析ANSYS Workbench 14.5是一款广泛应用于工程领域的数值模拟软件，拥有强大的计算能力和广泛的应用范围。

本文将以ANSYS Workbench 14.5数值模拟工程实例为主题，一步一步回答相关问题，以帮助读者更好地理解和应用该软件。

在工程实例中，我们将使用ANSYS Workbench 14.5进行热传导分析，以确定一个组件在不同环境温度下的温度分布。

具体来说，我们将分析一个散热器在不同环境温度下的温度分布情况，以评估其散热性能。

第一步，我们需要准备模型。

我们可以使用ANSYS DesignModeler 建立散热器的三维几何模型。

在设计模型中，我们将考虑散热器的尺寸、形状和材料。

通过这些信息，我们可以准确地描述散热器的几何特征。

第二步，我们需要定义边界条件。

在这个实例中，边界条件包括环境温度和散热器与环境之间的热传导。

我们可以使用ANSYS Workbench 14.5中的边界条件定义工具来设置这些参数。

例如，我们可以将环境温度设置为25摄氏度，然后设置散热器的表面与环境之间的热传导系数。

第三步，我们需要选择适当的数值方法和求解器。

在这个实例中，由于我们关注的是热传导问题，我们可以选择使用ANSYS Workbench 14.5中的热传导求解器。

这个求解器可以根据定义的边界条件和材料属性计算出散热器内部不同位置的温度分布。

第四步，我们可以运行数值模拟。

在ANSYS Workbench 14.5中，我们可以使用流程导航器来设置和运行数值模拟过程。

在这个实例中，我们可以选择模拟和后处理选项，然后点击运行按钮开始数值模拟。

在实际运行过程中，ANSYS Workbench 14.5将自动进行网格生成、有限元分析和结果后处理等步骤。

第五步，我们可以进行结果分析和可视化。

ANSYS workbench稳态及瞬态热分析

b. 网格控制：在Details of “Mesh ” 中单击sizing，size function选择 Proximity and Curvature（临近以及曲率）选项
c. 选中Mesh，单击鼠标右键
→Generate Mesh
c
1
稳态热分析实例
划分网格 e. 对于曲面模型使用Proximity and Curvature（临近以及曲率）网格控制会
k导热系数（W/(m·℃)），q二次导数为热流密度（W/m^2）
1
热分析简介
基本的传热方式：热传导、热对流、热辐射、相变 2. 热对流（Convection）对流是指温度不同的各个部分流体之间发生相对运动所引起的热量传递方式。热对流满足牛顿冷却方程：
q" h(Ts Tb)
q"为热流密度； h为物质的对流传热系数； TS是固体的表面温度； Tb为周围流体温度。
（续）
1
流程简介ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
材料属性
1
流程简介
装配体与接触
•对于复杂的装配体模型，如果零件初始不接触将不会互相传热
•如果初始有接触就会发生传热
•对于不同的接触类型，将会决定接触面以及目标面之间是否会发生热量传递。可以利用pinball调整模型可能出现的间隙，如下表所示：
接触类型
•节点位于Pinball 内：
Mechanical。选中模型树 Geometry 下模型1 2. 在Detail of “1”中，展开Material选项，单击Assignment后三角 3. 在下拉菜单中选择Copper Alloy
1
稳态热分析实例
划分网格 a. 首先使用程序自动划分网格，查

基于ANSYS WORKBENCH的摩擦生热分析

本篇文章说明，如何在WORBENCH中通过改变单元的形式来做摩擦生热的耦合分析。

【问题描述】在一个定块上，有一个滑块。

在滑块顶顶面上施加一垂直于表面指向定块的10MPa的分布力系。

现在滑块在定块表面上滑行3.75mm，要求摩擦而产生的热量，并计算滑块和定块内部的温度分布和应力分布。

定块的尺寸：宽5mm，高1.25mm，厚1mm滑块的尺寸：宽1.25mm，高1.5mm，厚1mm材料：弹性模量：7e10Pa;泊松比：0.3；密度：2700kg/m(3);热膨胀系数：23.86e-6/k；摩擦系数：0.2；热导率：150W/(M K)；比热：900J/(kg K）(注)该问题来自于许京荆的《ANSYS13.0 WORKBNCH数值模拟技术》,中国水利水电出版社，2012，P381.【问题分析】关键技术分析：此问题属于摩擦生热，不能够使用载荷传递法，而只能使用直接耦合法。

这就是说，只能用一个耦合单元来计算摩擦生热问题。

解决该问题的基本思路如下:(1) 使用瞬态结构动力学分析系统（2）在该系统中更改单元为PLANE223,它是一个耦合单元，可以完成多种耦合分析，这里使用其结构-热分析功能。

（3）定义两个载荷步，第一步将动块移动到指定位置，第二步保持最终位置，以获得平衡解。

（4）在求解设置中，关闭结构分析的惯性部分，而只做静力学结构分析，但是对于热分析仍旧做瞬态热分析。

（5）由于使用了瞬态动力学分析，结果中默认是没有温度可以直接从界面中得到的。

需要自定义结果，提取温度。

（6）此问题要多处使用插入命令的方式，从而可以在WORKBENCH中使用APDL的功能。

（7）瞬态结构动力学分析系统的工程数据中，无法得到热分析的部分参数，所以需要先创建一个单独的工程数据系统，然后把它与瞬态结构动力学分析的工程数据单元格相关联。

（8）在DM中创建两个草图，然后根据草图得到面物体。

再对这两个面物体进行平面应力的分析。

（9）本博文的主要目的是要阐述：如何在WORKBENCH中使用耦合单元进行多物理场的耦合分析。

ansys workbench稳态热分析

Workbench -Mechanical Introduction Introduction作业6.1稳态热分析作业6.1 –目标Workshop Supplement •本作业中，将分析下图所示泵壳的热传导特性。

•确切说是分析相同边界条件下的塑料（Polyethylene）泵壳和铝（Aluminum）泵壳。

）泵壳•目标是对比两种泵壳的热分析结果。

作业6.1 –假设Workshop Supplement 假设：•泵上的泵壳承受的温度为60度。

假设泵的装配面也处于60度下。

•泵的内表面承受90度的流体。

•泵的外表面环境用一个对流关系简化了的停滞空气模拟，温度为20度。

作业6.1 –Project SchematicWorkshop Supplement •打开Project 页•从Units菜单上确定：–项目单位设为Metric (kg, mm, s, C, mA, mV)–选择Display Values in Project Units…作业6.1 –Project SchematicWorkshop Supplement 1.在Toolbox中双击Steady-State Thermal创建一个新的Steady State Thermal（稳态Steady State Thermal热分析）系统。

1.2.在Geometry上点击鼠标右键选择p y，导入文Import Geometry件Pump_housing.x_t 2.…作业6.1 –Project SchematicWorkshop Supplement3.双击Engineering Data得到materialproperties（材料特性） 3.4.选中General Materials的同时，点击Aluminum Alloy和Polyethylene旁边的‘+’符号，把它们添加到项目中。

5.Return to Project（返回到项目）4.5.Workshop Supplement…作业6.1 –Project Schematic6.把Steady StateThermal 拖放到第一个系统的Geometry 上。

ansys workbench的管道热流固耦合案例例子

图 25 结构静力学计算中导入温度图 26 温度对管道造成的应力
图 27 温度导致管道的变形
图 1 管道结构示意图二、设计思路
几何模型建立流体域网格划分 Fluent 计算温度加载稳态热分析温度加载热应力分析三、模型建立在 workbench 的工具箱中拖拽 Fluid Flow（Fluent）、Steady-State Thermal 和 Static Structural 模块进入工作界面中，数据传送关系如图 2 所示。
图 2 数据传送关系
在 SolidWorks 中建立相应模型，并转化成 ansys 适用的 x_t 格式。双击 A2 打开 DesignModeler，导入相应模型。
图 3 模型分别在 SolidWorks 中和在 DesignModeler 中显示
选择 Tools 工具栏下的 Fill 命令，选定管道内壁的三个面，单击 Details View 面板中的 Apply 按钮，之后单击 Generate 按钮，生成相应的流体域，并将流体域命名为 Fluid。在流体域 Fluid 中分别定义冷流入口端面，热流入口端面 1，热流入口端面为 2 为 coldinlet，hotinletone 和 hotinlettwo，定义出口端面为 outlet。
图 8 单位设置
图 9 general 面板设置
图 10 模型面板设置
图 11 材料面板设置
图 12 冷流入口流速和强度设置
图 13 冷流入口温度设置
图 12 和图 13 仅显示了冷流入口的设置，其余的入口和出口以及避免的设置与图 12 和图 13 的设置方法相同，不在作图展示。
图 14 自动生成的接触面

Workbench热分析实例之一

Inventory #00557 WS9-8
几何类型
• 确认在2D behavior中选择了 “Axisymmetric” 。高亮Geometry ，查看其细节栏。
Workshop Supplement
July 14, 2008 © 2008 ANSYS, Inc. All rights reserved.
Inventory #00557 WS9-17
铝的命令行
Workshop Supplement
• 指定随温度改变的材料属性，使用ANSYS 命令: MPTEMP 和 MPDATA。 MPTEMP,Starting location,T1,T2,T3,T4,T5,T6
(比如有12 个值，则需要使用两个 MPTEMP命令，每个命令中可以定义 1 到 7个值。)
Inventory #00557 WS9-4
飞轮铸造分析-控制
• 激活时间积分。使用向后欧拉时间积分。 • 激活线性搜索收敛增强工具。 • 热导率表现了沙与铝的接触。 • 将进行两个分析
–Case 1: 观察1分钟内的凝固。 –Case 2: 运行第二个工况，持续30秒。
• 激活自动时间步
–初始和最小时间步长为0.001 sec –Case 1: 最大时间步长2.0 sec –Case 2: 最大时间步长5.0 sec
Workbench-Simulation Heat Transfer ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #00557 WS9-19
分析
• 插入新的分析: 瞬态分析 –瞬态分析的分支下是初始条件和分析细节 –时间步信息 –结束时间
?在transientthermal上右击然后插入对流在transientthermal上右击然后插入对流确认激活边选择器选中模型顶部的边输入如图所示数值?然后再次在transientthermal上右击插入第二个对流选择模型的右侧边填入指定数值inventory00557ws919july142008?2008ansysinc

《ANSYS Workbench热力学分析实例演练 2020版》读书笔记思维导图

6.3 热电偶节点散热仿真
6.4 本章小结
7.2 平板非线性热分析
7.1 非线性热分析概述
7.3 本章小结
8.2 空心半球与平板的热辐射分析
8.1 基本概念
8.3 本章小结
高级应用篇
第9章相变分析第10章优化分析
第11章热应力耦合分析
第12章热流耦合分析
9.2 飞轮铸造相变模拟分析
12.3 Icepak流场分析
12.4 本章小结
读书笔记
谢谢观看
9.1 相变分析简介
9.3 本章小结
10.2 散热பைடு நூலகம்片优化分析
10.1 优化分析简介
10.3 本章小结
1
11.1 热应力概述
2
11.2 瞬态热应力分析
3 11.3 热应力
对结构模态的影响分析
4
11.4 热疲劳分析
5
11.5 本章小结
12.1 CFX流场分析
12.2 Fluent流场分析
4.1 边界条件设置 4.2 后处理
4.3 分析实例 4.4 本章小结
项目范例篇
第5章稳态热分析第6章非稳态热分析
第7章非线性热分析第8章热辐射分析
5.1 稳态导热
5.2 复合层平壁导热分析
5.3 复合层圆筒壁导热分析
5.4 本章小结
6.1 非稳态导热
6.2 无限大平壁导热分析
《 A N S Y S 最新版读书笔记，下载可以直接修改 Workbench热力学分析实例演练 2020版》
思维导图PPT模板
本书关键字分析思维导图
工程
应用
小结

基于ANSYSWORKBENCH的摩擦生热分析

本篇文章说明，如何在WORBENCH中通过改变单元的形式来做摩擦生热的耦合分析。

【问题描述】在一个定块上，有一个滑块。

在滑块顶顶面上施加一垂直于表面指向定块的10MPa的分布力系。

现在滑块在定块表面上滑行3.75mm，要求摩擦而产生的热量，并计算滑块和定块内部的温度分布和应力分布。

定块的尺寸：宽5mm，高1.25mm，厚1mm滑块的尺寸：宽1.25mm，高1.5mm，厚1mm材料：弹性模量：7e10Pa;泊松比：0.3；密度：2700kg/m(3);热膨胀系数：23.86e-6/k；摩擦系数：0.2；热导率：150W/(M K)；比热：900J/(kg K）(注)该问题来自于许京荆的《ANSYS13.0 WORKBNCH数值模拟技术》,中国水利水电出版社，2012，P381.【问题分析】关键技术分析：此问题属于摩擦生热，不能够使用载荷传递法，而只能使用直接耦合法。

这就是说，只能用一个耦合单元来计算摩擦生热问题。

解决该问题的基本思路如下:(1) 使用瞬态结构动力学分析系统（2）在该系统中更改单元为PLANE223,它是一个耦合单元，可以完成多种耦合分析，这里使用其结构-热分析功能。

（3）定义两个载荷步，第一步将动块移动到指定位置，第二步保持最终位置，以获得平衡解。

（4）在求解设置中，关闭结构分析的惯性部分，而只做静力学结构分析，但是对于热分析仍旧做瞬态热分析。

（5）由于使用了瞬态动力学分析，结果中默认是没有温度可以直接从界面中得到的。

需要自定义结果，提取温度。

（6）此问题要多处使用插入命令的方式，从而可以在WORKBENCH中使用APDL的功能。

（7）瞬态结构动力学分析系统的工程数据中，无法得到热分析的部分参数，所以需要先创建一个单独的工程数据系统，然后把它与瞬态结构动力学分析的工程数据单元格相关联。

（8）在DM中创建两个草图，然后根据草图得到面物体。

再对这两个面物体进行平面应力的分析。

（9）本博文的主要目的是要阐述：如何在WORKBENCH中使用耦合单元进行多物理场的耦合分析。

基于某ANSYSWORKBENCH地摩擦生热分析报告

本篇文章说明，如何在WORBENCH中通过改变单元的形式来做摩擦生热的耦合分析。

【问题描述】在一个定块上，有一个滑块。

在滑块顶顶面上施加一垂直于表面指向定块的10MPa的分布力系。

现在滑块在定块表面上滑行3.75mm，要求摩擦而产生的热量，并计算滑块和定块内部的温度分布和应力分布。

定块的尺寸：宽5mm，高1.25mm，厚1mm滑块的尺寸：宽1.25mm，高1.5mm，厚1mm材料：弹性模量：7e10Pa;泊松比：0.3；密度：2700kg/m(3);热膨胀系数：23.86e-6/k；摩擦系数：0.2；热导率：150W/(M K)；比热：900J/(kg K）(注)该问题来自于许京荆的《ANSYS13.0 WORKBNCH数值模拟技术》,中国水利水电出版社，2012，P381.【问题分析】关键技术分析：此问题属于摩擦生热，不能够使用载荷传递法，而只能使用直接耦合法。

这就是说，只能用一个耦合单元来计算摩擦生热问题。

解决该问题的基本思路如下:(1) 使用瞬态结构动力学分析系统（2）在该系统中更改单元为PLANE223,它是一个耦合单元，可以完成多种耦合分析，这里使用其结构-热分析功能。

（3）定义两个载荷步，第一步将动块移动到指定位置，第二步保持最终位置，以获得平衡解。

（4）在求解设置中，关闭结构分析的惯性部分，而只做静力学结构分析，但是对于热分析仍旧做瞬态热分析。

（5）由于使用了瞬态动力学分析，结果中默认是没有温度可以直接从界面中得到的。

需要自定义结果，提取温度。

（6）此问题要多处使用插入命令的方式，从而可以在WORKBENCH中使用APDL的功能。

（7）瞬态结构动力学分析系统的工程数据中，无法得到热分析的部分参数，所以需要先创建一个单独的工程数据系统，然后把它与瞬态结构动力学分析的工程数据单元格相关联。

（8）在DM中创建两个草图，然后根据草图得到面物体。

再对这两个面物体进行平面应力的分析。

（9）本博文的主要目的是要阐述：如何在WORKBENCH中使用耦合单元进行多物理场的耦合分析。

Ansys Workbench综合案例

Step.7 双击Model，进入Mechanical中 Step.8 确定各部件的材料均为不锈钢。
Step.9 插入温度。点Steady-State Thermal 。然后单击鼠标右键插入 Temperature。点，选中固定器的外端面，定义为60℃。
Step.10 同理，在混合器的三个小圆柱孔内插入固定温度80℃。
Step.13 点Steady-State Thermal 。然后单击鼠标右键插入Temperature。对金属挡圈外端面温度设定为60℃。
Step.12 对部件所有的外表面插入Convection。
Step.13 插入Hex Dominant Method。点Mesh，然后在工具条中执行Mesh Control→Method，选，并在屏幕中选中混合器与挡板两个部件，再在详细栏中确定方式为Hex Dominant Method（其余参数采用默认值），此时在树形窗中 Mesh项下会出现Hex Dominant Method项。
再双击A2栏，进入DesignMondeler，但需要用户确定模型的单位，此例设为mm，并单击OK按钮。
Step.4 组成多部件体（Form a new Part）。具体操作时首先在过滤器中将鼠标过滤为实体，再用鼠标选中屏幕中的任意一个实体，在弹出的右键快捷菜单中选中选择所有的体（Select All），最后利用鼠标右键弹出的快捷菜单并选中多体部件体（Form New Part）
Step.11 插入Convection。选Steady-State Thermal，单击鼠标右键插入Convection。
选，用鼠标直接在屏幕中选中三个
形的内腔面（共15个面）。最后在
详细栏输入膜系数值为30W/m²·℃。