ANSYS_热分析培训-热接触
ansys-热分析-瞬态-稳态
ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001)
Them-13
第三讲、热传递的方式
Definition
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的交换。热 传导遵循付里叶定律： qn=-k*(dT/dx) ，式中 qn 为热流密 度（W/m2）， k为导热系数（W/m-℃），“-”表示热量 流向温度降低的方向。 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的交换。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： qn= h*(TS-TB)，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）， TS为固体表面的温度， TB为周 围流体的温度。
基础知识
一、符号与单位 二、传热学经典理论回顾 三、热传递的方式 四、稳态传热 五、瞬态传热 六、线性与非线性 七、边界条件、初始条件 八、热分析误差估计
2001年10月1日 ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001) Them-2
目录 （续）
Lesson Objectives
2001年10月1日
ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001)
Them-5
热分析的目的
Objective
P-1. 热分析的目的
Definition
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。 热分析在许多工程应用中扮演重要角色，如内燃机、涡轮机、 换热器、管路系统、电子元件等。
ansys教程仿真培训,实战教学,品质保障
ansys教程仿真培训，实战教学，品质保障一：欢迎参加ANSYS仿真培训课程！本文档将详细介绍ANSYS的基础知识、实战教学和品质保障，您快速掌握仿真技术。
1. ANSYS概述1.1 ANSYS简介1.2 仿真技术的应用领域1.3 ANSYS的特点和优势2. ANSYS基础知识2.1 界面介绍2.2 建模与网格划分2.3 物理场设置2.4 材料属性定义2.5 荷载和边界条件设定2.6 解算设置3. ANSYS实战教学3.1 结构分析实战教学3.1.1 静力学分析3.1.2 动力学分析3.2 流体分析实战教学3.2.1 流体力学分析3.2.2 热传导分析4. ANSYS品质保障4.1 仿真结果验证方法4.2 误差分析和结果解读4.3 建模技巧和准确性控制4.4 ANSYS软件版本更新和技术支持附件：- 相关案例文件- 课程演示视频法律名词及注释：1. ANSYS：ANSYS是一种通用有限元分析软件，用于求解结构、流体、热传导和电磁场等物理问题。
2. 仿真技术：通过计算机建立数学模型，对真实系统进行模拟和分析的技术方法。
3. 结构分析：对固体结构的应力、变形和振动等进行数值计算和仿真分析的过程。
4. 流体力学：研究流体力学基本方程的推导和数值求解方法，涉及流体的运动、压力和速度分布等问题。
5. 热传导分析：以热传导方程为基础，研究物体内部温度分布和热传导过程的数值模拟方法。
二：欢迎参加ANSYS仿真培训课程！本文档将详细介绍ANSYS的教学内容、实战案例和品质保障，您快速掌握仿真技术。
1. ANSYS教学内容1.1 ANSYS基础知识1.1.1 ANSYS介绍1.1.2 仿真技术应用领域1.2 ANSYS软件界面和工具介绍1.3 ANSYS建模和网格划分技术1.4 ANSYS物理场和边界条件设定1.5 ANSYS解算设置和结果分析2. ANSYS实战案例分析2.1 结构分析实战案例2.1.1 静力学分析案例2.1.2 动力学分析案例2.2 流体分析实战案例2.2.1 流体力学分析案例2.2.2 热传导分析案例3. ANSYS品质保障3.1 仿真结果验证方法3.2 误差分析和结果解读3.3 建模技巧和准确性控制3.4 ANSYS软件版本更新和技术支持附件：- 相关教学资料和案例文件- 课程演示视频法律名词及注释：1. ANSYS：一种基于有限元分析的计算机仿真软件，用于进行结构、流体和热传导等物理场分析。
Ansys12.0 Mechanical教程-5热分析
Workbench -Mechanical Introduction第六章热分析概念Training Manual •本章练习稳态热分析的模拟，包括：A.几何模型B B.组件-实体接触C.热载荷D.求解选项E E.结果和后处理F.作业6.1本节描述的应用般都能在ANSYS DesignSpace Entra或更高版本中使用，除了•本节描述的应用一般都能在ANSYS DesignSpace EntraANSYS Structural提示：在S S热分析的培训中包含了包括热瞬态分析的高级分析•ANSYSTraining Manual稳态热传导基础•对于一个稳态热分析的模拟，温度矩阵{T}通过下面的矩阵方程解得：()[]{}(){}T Q T T K =•假设：–在稳态分析中不考虑瞬态影响[K]可以是个常量或是温度的函数–[K] 可以是一个常量或是温度的函数–{Q}可以是一个常量或是温度的函数稳态热传导基础Training Manual •上述方程基于傅里叶定律：•固体内部的热流（Fourier’s Law）是[K]的基础；•热通量、热流率、以及对流在{Q}为边界条件；•对流被处理成边界条件，虽然对流换热系数可能与温度相关•在模拟时，记住这些假设对热分析是很重要的。
A. 几何模型Training Manual •热分析里所有实体类都被约束：–体、面、线•线实体的截面和轴向在DesignModeler中定义•热分析里不可以使用点质量（Point Mass）的特性•壳体和线体假设：–壳体：没有厚度方向上的温度梯度–线体：没有厚度变化，假设在截面上是一个常量温度•但在线实体的轴向仍有温度变化… 材料特性Training Manual •唯一需要的材料特性是导热性（Thermal Conductivity）•Thermal Conductivity在Engineering Data 中输Engineering Data入•温度相关的导热性以表格形式输入若存在任何的温度相关的材料特性，就将导致非线性求解。
ANSYS基础培训PPT资料【优选版】
ANSYS基础培训PPT资料【优选版】一、引言ANSYS 作为一款功能强大的工程仿真软件，在众多领域都有着广泛的应用。
为了帮助大家更好地掌握 ANSYS 的基础知识，我们精心准备了这份基础培训 PPT 资料。
二、ANSYS 软件概述（一）ANSYS 是什么ANSYS 是一款集结构、热、流体、电磁、声学等多物理场于一体的大型通用有限元分析软件。
它能够帮助工程师和研究人员在产品设计阶段就对其性能进行准确的预测和优化，从而减少试验次数、缩短研发周期、降低成本。
（二）ANSYS 的主要功能模块1、结构分析模块用于分析各种结构在静态、动态、线性和非线性条件下的应力、应变和位移等。
2、热分析模块可以模拟传热过程，包括稳态和瞬态热分析，以及热结构耦合分析。
3、流体分析模块用于分析流体流动、压力分布、传热和传质等现象。
4、电磁分析模块包括静电场、静磁场、时变电磁场等分析功能。
（三）ANSYS 的工作流程1、前处理包括几何建模、定义材料属性、划分网格等。
2、求解设置求解类型、加载边界条件和载荷，然后进行求解计算。
3、后处理对求解结果进行可视化处理，如查看应力云图、位移云图等，并进行数据分析。
三、ANSYS 前处理（一）几何建模1、直接建模通过 ANSYS 自带的建模工具创建几何模型。
2、导入外部模型可以导入其他 CAD 软件创建的模型，如 SolidWorks、ProE 等。
（二）定义材料属性1、常见材料类型如金属、塑料、橡胶等，并设置相应的弹性模量、泊松比、密度等参数。
2、材料库ANSYS 提供了丰富的材料库，方便用户选择和使用。
（三）网格划分1、网格类型包括四面体网格、六面体网格、混合网格等。
2、网格控制可以设置网格尺寸、网格质量等参数，以保证计算精度和效率。
四、ANSYS 求解（一）加载边界条件1、位移边界条件指定某些节点的位移值。
2、力边界条件施加集中力或分布力。
3、热边界条件设定温度、热流密度等。
（二）选择求解器1、直接求解器适用于小型问题。
ansys稳态及瞬态热分析.ppt
数； {T}为节点温度向量； {Q}为节点热流率向量，包含热生成； ANSYS利用模型几何参数、材料热性能参数以及所施加的边界 条件，生成[K] 、 {T}以及{Q} 。
2001年10月1日 2023/11/13
*ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001)
Guidelines Them-16
第五讲、瞬态传热
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。 根据能量守恒原理，瞬态热平衡可以表达为（以矩阵形式表示）：
[C]{T}+[K]{T}={Q}
式中: [K]为传导矩阵，包含导热系数、对流系数及辐射率和形状 系数； [C]为比热矩阵,考虑系统内能的增加; {T}为节点温度向量；
2001年10月1日 2023/11/13
*ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001)
Them-15
第四讲、稳态传热
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。稳态热分析 的能量平衡方程为（以矩阵形式表示）
2001年10月1日 2023/11/13
*ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001)
Guidelines Them-19
第八讲、热分析误差估计
2024年icepak培训教程(增加特殊条款)
icepak培训教程(增加特殊条款)Icepak培训教程1.引言Icepak是一款强大的电子系统热分析软件，广泛应用于电子产品的热设计、热测试和热优化。
本教程旨在帮助初学者快速掌握Icepak的基本操作，并能够独立完成电子系统的热分析。
2.Icepak安装与启动2.1软件安装在开始使用Icepak之前，请确保您的计算机满足软件的最低系统要求。
从Ansys官方网站Icepak安装包，并按照提示完成安装。
2.2启动软件安装完成后，双击桌面上的Icepak快捷方式，启动软件。
软件启动后，您将看到一个欢迎界面，在此可以选择新建项目或打开现有项目。
3.Icepak基本操作3.1创建项目“新建项目”按钮，在弹出的对话框中输入项目名称和保存路径，“确定”创建项目。
在Icepak中，项目文件以.iproj为扩展名保存。
3.2创建几何模型（1）导入CAD文件：“导入CAD”按钮，选择相应的CAD文件，导入到Icepak中。
（2）手动绘制：“绘制”按钮，选择相应的绘图工具，如矩形、圆形等，手动绘制几何模型。
（3）参数化建模：通过输入关键参数，快速几何模型。
3.3创建网格在Icepak中，网格是进行热分析的基础。
创建网格的步骤如下：（1）选择“网格”菜单下的“创建网格”命令。
（2）设置网格参数，如网格类型、网格大小等。
（3）“网格”按钮，网格。
3.4添加边界条件在Icepak中，边界条件用于模拟实际环境中的温度、热流等。
添加边界条件的步骤如下：（1）选择“边界条件”菜单下的相应命令，如“温度”、“热流”等。
（2）在弹出的对话框中设置边界条件参数。
（3）将边界条件应用到几何模型上。
3.5设置求解器参数在Icepak中，求解器参数用于控制热分析的求解过程。
设置求解器参数的步骤如下：（1）选择“求解器”菜单下的“求解器参数”命令。
（2）在弹出的对话框中设置求解器参数，如求解器类型、迭代次数等。
（3）“确定”按钮，保存设置。
ANSYS-热分析培训-热接触解析
热接触
… 实例
1. 使用输入文件 “th_contact.inp”，读入模型。 2. 使用接触向导创建接触对。
培训手册
HEAT TRANSFER 6.0
Inventory #01445 March 30, 2002 11-13
热接触
… 实例
– 选择下方实体的顶部的线作为目标面。
培训手册
HEAT TRANSFER 6.0
– TC 为接触面的温度
– 接触面和目标面间的热流
0 < gap < pinball
– 自由面中接触面到环境的热流
• 自由面由下面的条件确定：
– 开放的环境的接触
(gap > pinball)
– 只存在接触单元（忽略目标单元）
– 如果存在目标单元，其Keyopt(3)=1
培训手册
Inventory #01445 March 30, 2002 11-7
培训手册
HEAT TRANSFER 6.0
Inventory #01445 March 30, 2002 11-18
热接触
… 实例
• 本例使用常数 TCC = .001.
若接触选项
培训手册
Inventory #01445 March 30, 2002 11-19
HEAT TRANSFER 6.0
热接触
DT
T
x
Inventory #01445 March 30, 2002 11-2
HEAT TRANSFER 6.0
热接触
培训手册
• ANSYS能够模拟这种情况以及其他复杂的热问题，通过使用….
– 结构－热接触的耦合场分析 • 支持通用的热接触分析能力。 • 典型应用： – 金属成形 – 装配接触 – 燃气涡轮
Ansys热分析教程(全)
章节内容概述
• 第7章-续 – 例题 6 - 低压气轮机箱的热分析
• 第 8 章 - 辐射 – 辐射概念的回顾 – 基本定义 – 辐射建模的可选择方法 – 辐射矩阵模块 – 辐射分析例题 - 使用辐射矩阵模块进行热沉分析，隐式和非隐式方 法。
• 第 9 章 - 相变 – 基本模型/术语 – 在 ANSYS中求解相变 – 相变例题 - 飞轮铸造分析
传导
• 传导的热流由传导的傅立叶定律决定：
q*
=
− Knn
∂T ∂n
=
heat
flow
rate
per
unit
area
in
direction
n
Where, Knn = thermal conductivity in direction n
T = temperature
∂T = thermal gradient in direction n ∂n
• 负号表示热沿梯度的反向流动(i.e., 热从热的部分流向冷的).
q*
T
dT
dn
n
对流
• 对流的热流由冷却的牛顿准则得出:
q* = hf (TS − TB ) = heat flow rate per unit area between surface and fluid
Where, hf = convective film coefficient TS = surface temperature TB = bulk fluid temperature
• 第 6 章 - 复杂的, 时间和空间变化的边界条件 – 表格化的热边界条件 (载荷) – 基本变量 – 用户定义的因变变量
章节内容概述
ANSYS培训-第一讲
结构非线性分析
结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变 化。 ANSYS 程序可求解静态和瞬态非线性问题，包括 材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。
热分析
热分析程序可处理热传递的三种基本类型：传导、对流 和辐射。热传递的三种类型均可进行稳态和瞬态、线性 和非线性分析。热分析还具有可以模拟材料固化和熔解 过程的相变分析能力以及模拟热与结构应力之间的热－ 结构耦合分析能力。
双线性随动强化模型 Bilinear Kinematic Hardening
●
多线性随动强化模型 Multilinear kinematic hardening
小应变分析
材料 - 结构分析
●
双线性各向强化模型 Bilinear Isotropic Hardening
大应变分析
●
多线性各向强化模型 Multilinear Isotropic Hardening
分析模块
●
前处理模块
实体建模 & 网格划分
●
分析计算模块
结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性 分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压 电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质 的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；
●
后处理
分析类型
●
结构静力分析 结构动力学分析 结构非线性分析 动力学分析 热分析 电磁场分析 流体动力学分析等
●
后续课程
●
实体建模与网格划分 施加载荷与求解 常用后处理- 第一讲
●
ANSYS 简介 分析模块 分析类型 单元、材料、物性参数和坐标系
●
●
●
ANSYS 简介
ANSYS 软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析 于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有 限元分析软件公司之一的美国 ANSYS 开发，它能与多 数 CAD 软件接口，实现数据的共享和交换，如 Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I － DEAS, AutoCAD 等， 是现代产品设计中的高级 CAE 工具之 一。
ansys官方培训Mechanical_Intro_18.0__L07_Thermal
13 © 2011 ANSYS, Inc.
August 21, 2019
Release 17.2
… 热边界条件
完全绝热 (热流量= 0):
• 移除部分施加的边界条件
对流载荷的作 用域是整个实
体。
完全绝缘条件将选中的面从 对流中移除。
提示: 当不施加任何边界条件时,完全绝热是默认的边界条件。所以，完全绝 热条件通常用来删除某些面上的荷载。
… 热边界条件
定义温度相关的对流条件: • 为膜系数类型选择Tabular • 设定独立变量为 “temperature”. • 输入对流系数 VS 温度 表格数据 • 在 “Coefficient Type” 处， 指定如何显示表格中的温
度
注意：如图所示（右上），列 表数据中还有一些其他的独立 变量。这里就不一一介绍了。
提示: 在ANSYS Mechanical 热传递的培训中介绍了瞬态热分析的高级应用。
2
© 2011 ANSYS, Inc.
August 21, 2019
Release 17.2
A. 稳态传热基础
下图显示的是稳态热分析的项目视图。 稍后将介绍热/固耦合分析的具体步骤。
3
© 2011 ANSYS, Inc.
值来定义。
qc hA Tsurface Tambient
• “h” 和 “Tambient” 是用户指定的值 • 对流系数 h 可以是常量，温度或空间相关的量。（本次培训只涉及温度相关的量）
16 © 2011 ANSYS, Inc.
August 21, 2019
Release 17.2
在Mechanical 中进行热分析，记住上面的这些假设是非常有必要的。
ansys稳态及瞬态热分析.ppt
Guidelines Them-2
目录 （续）
第三章 稳态传热分析 一、稳态传热的定义 二、热分析的单元 三、ANSYS稳态热分析的基本过程 练习 第四章 瞬态传热分析 一、瞬态传热分析的定义 二、瞬态热分析的单元及命令 三、ANSYS瞬态热分析的主要步骤
1、建模 2、加载求解 3、后处理
四、相变问题 练习
Them-11
第一讲、符号与单位
项目
国际单位
英制单位
ANSYS代号
长度
m
ft[英尺]
时间
s
s
质量
Kg
lbm [磅质量]
温度
℃
oF
力
N
lbf
能量（热量）
J
BTU[英制热单位]
功率（热流率）
W
BTU/sec
热流密度
W/m2
BTU/sec-ft2
生热速率
W/m3
BTU/sec-ft3
导热系数
W/m-℃
BTU/sec-ft-oF
Lesson Objectives
第一讲、符号与单位 第二讲、传热学经典理论回顾 第三讲、热传递的方式 第四讲、稳态传热 第五讲、瞬态传热 第六讲、线性与非线性 第七讲、边界条件、初始条件 第八讲、热分析误差估计
2001年10月1日 2020/4/16
*ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001)
*ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001)
Them-6
ANSYS的热分析
P-2. ANSYS的热分析
Objective
ANSYS Workbench12.0培训教程之热分析
Workbench -Mechanical Introduction第六章热分析概念Training Manual •本章练习稳态热分析的模拟，包括：A.几何模型B B.组件-实体接触C.热载荷D.求解选项E E.结果和后处理F.作业6.1本节描述的应用般都能在ANSYS DesignSpace Entra或更高版本中使用，除了•本节描述的应用一般都能在ANSYS DesignSpace EntraANSYS Structural提示：在S S热分析的培训中包含了包括热瞬态分析的高级分析•ANSYSTraining Manual稳态热传导基础•对于一个稳态热分析的模拟，温度矩阵{T}通过下面的矩阵方程解得：()[]{}(){}T Q T T K =•假设：–在稳态分析中不考虑瞬态影响[K]可以是个常量或是温度的函数–[K] 可以是一个常量或是温度的函数–{Q}可以是一个常量或是温度的函数稳态热传导基础Training Manual •上述方程基于傅里叶定律：•固体内部的热流（Fourier’s Law）是[K]的基础；•热通量、热流率、以及对流在{Q}为边界条件；•对流被处理成边界条件，虽然对流换热系数可能与温度相关•在模拟时，记住这些假设对热分析是很重要的。
A. 几何模型Training Manual •热分析里所有实体类都被约束：–体、面、线•线实体的截面和轴向在DesignModeler中定义•热分析里不可以使用点质量（Point Mass）的特性•壳体和线体假设：–壳体：没有厚度方向上的温度梯度–线体：没有厚度变化，假设在截面上是一个常量温度•但在线实体的轴向仍有温度变化… 材料特性Training Manual •唯一需要的材料特性是导热性（Thermal Conductivity）•Thermal Conductivity在Engineering Data 中输Engineering Data入•温度相关的导热性以表格形式输入若存在任何的温度相关的材料特性，就将导致非线性求解。
Ansys热分析教程(全)
目录第1章–介绍–概述–相关讲座&培训–其他信息来源第2章–基本概念第3章–稳态热传导(n o m a s s t r a n s p o r t o f h e a t)第4章–附加考虑非线性分析第5章–瞬态分析1-3 1-5 1-12 1-132-13-14-15-1第6章–复杂的,时间和空间变化的边界条件第7章–附加对流/热流载荷选项和简单的热/流单元第8章–辐射热传递–例题-使用辐射矩阵的热沉分析第9章–相变分析–相变分析例题-飞轮铸造分析第10章–耦合场分析6-1 7-18-1 8-43 9-1 9-14 10-1目录(续)第1章先决条件1章节内容概述12章节内容概述213章节内容概述310124章节内容概述43546章节内容概述6571章节内容概述7689章节内容概述1072相关讲座&培训2tT c h K Q qq E============t i m e t e m p e r a t u r e d e n s i t y s p e c i f i c h e a t f i l m c o e f f i c i e n t e m i s s i v i t y S t e f a n -B o l t z m a n n c o n s t a n t t h e r m a l c o n d u c t i v i t y h e a t f l o w (r a t e ) h e a t f l u x i n t e r n a l h e a t g e n e r a t i o n /v o l u m e e n e r g y ρεσ*&&&fA N S Y S()3223注,对于结构热容量,密度/G c和比热*G c经常使用该单位。
其中G c=386.4(l b m-i n c h)/(l b f-s e c2)A N S Y S(S I)3223–传导–对流–辐射•传导的热流由传导的傅立叶定律决定�•负号表示热沿梯度的反向流动(i .e ., 热从热的部分流向冷的).q K T n K T T n n n n n *=−∂∂=∂∂=h e a t f l o w r a t e p e r u n i t a r e a i n d i r e c t i o n n Wh e r e , = t h e r m a l c o n d u c t i v i t y i n d i r e c t i o n n= t e m p e r a t u r e t h e r m a l g r a d i e n t i n d i r e c t i o n n Tnq*dT d n•对流的热流由冷却的牛顿准则得出:•对流一般作为面边界条件施加qh T T h T T f S B f S B *()=−=h e a t f l o w r a t e p e r u n i t a r e a b e t w e e n s u r f a c e a n d f l u i d W h e r e , = c o n v e c t i v e f i l m c o e f f i c i e n t= s u r f a c e t e m p e r a t u r e = b u l k f l u i d t e m p e r a t u r e TB Ts•从平面i 到平面j 的辐射热流由施蒂芬-玻斯曼定律得出: •在A N S Y S 中将辐射按平面现象处理(i .e ., 体都假设为不透明的)。
ANSYS_Workbench12.0培训教程
• 例子:
相邻体上共用节 点
3-8
General Preprocessing
… 材料属性
• 为体添加材料属性，从目录树中选取体，然后在 下拉菜单中选取 “Material”
– 新的材料数据可以在“Engineering Data”下添加 和输入。然后新的材料就可以从下拉菜单中得到。 – 对于 surface bodies，如上所讲，定义一个厚度 是必要的。
• 基本网格划分控制在“Mesh” 分支下的“Defaults” 中是可用的。
– 用户控制单个网格大小的选项
• “Relevance” 设置在 –100 与 +100之间
Training Manual
- Relevance = 粗划分
+ Relevance = 细划分
3-25
General Preprocessing
Training Manual
3-9
General Preprocessing
… 几何体表格
• 提供体素和已经定义的材料的总表
– 选择 “Geometry”分支和 “Worksheet”
Training Manual
3-10
General Preprocessing
B. 接触
• 存在多个部件时 ，需要确定部分之间的相互关系。
• 初始网格大小将由激活的部件（未抑制的）决定。
Training Manual
– Full Assembly（整个组件）：
• 初始网格大小不会受部件的状态（抑制或活动）的影响。
– Parts（部件）：
• 初始种子独立地建立在每个部件大小基础上，且网格不会因为部件受抑制而改变。一般给与一个 细化的网格。
ANSYS 热分析培训 第八章
1. 通过将选项(K5)设置为include 来考虑辐射的附加节点 。
2. 通过选项(K9)设置形状系数的计算 方法。
March 30, 2002 Inventory #001445 8-23
辐射建模
使用表面效应单元建立辐射模型
表面效应单元
培训手册
HEAT TRANSFER 6.0
3D 边界条件, SURF152
March 30, 2002 Inventory #001445 8-11
灰体
实际表面叫做 灰体 ——因为它们与黑体辐射行为存在不同。 灰体在温度T时的总辐射率如下:
培训手册
HEAT TRANSFER 6.0
e (T )
E (T ) Eb (T )
其中 : E 灰体表面的半球辐射总 能量 Eb 黑体表面的半球辐射总 能量
q 反射表面
q
March 30, 2002 Inventory #001445 8-6
散射或反射
(续)
培训手册
HEAT TRANSFER 6.0
通常情况下，物体的表面可以理想地当作散射或反射面。
实际上，没有任何物体的表面是真正的散射或反射面。比较灰暗的表面 接近散射面，高度抛光的表面接近反射面。
为了简化计算，认为物体表面的辐射发生在所有方向和所有的波长上是 完全一样，这就是下面要讨论的情形。因此，在散射和反射表面之间没 有差别。
March 30, 2002 Inventory #001445 8-9
辐射率
面的总能量):
培训手册
HEAT TRANSFER 6.0
总辐射量, J, 是热流单位，表示表面发射和反射的能量总和 (如, 离开表
反射能
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
HEAT TRANSFER 6.0
… 实例
5. 施加结构分析的边界条件。
培训手册
对称
固定 X 和Y方 向自由度
Inventory #01445 March 30, 2002 11-20
HEAT TRANSFER 6.0
HEAT TRANSFER 6.0
热接触
… 实例
6. 施加强迫的位移。
Y方向的位移 -0.01 in
培训手册
Inventory #01445 March 30, 2002 11-21
Inventory #01445 March 30, 2002 11-23
热接触
… 实例
10. 画节点温度云图
注意：接触面处温度的不匹配。 记住： TCC = .001.
培训手册
Inventory #01445 March 30, 2002 11-24
HEAT TRANSFER 6.0
热接触
… 实例
– SBCT为Stefan-Boltzmann常数 （由实常数输入）
– TOFFST 为由绝对温度的温度偏移（命令TOFFST ）
– 接触面和目标面间的热流
0 < gap < pinball
– 自由面中接触面到环境的热流
• 自由面的确定与对流相同
培训手册
Inventory #01445 March 30, 2002 11-8
热接触
• 热传导： q = TCC * (TT - TC)
– TCC为热接触导热系数（由实常数输入） • 可以使一个表参数（压力和温度的函数）
– TT 与TC 分别为目标面及接触面温度 – 当处于接触状态时将关闭热流 – 模型温度在接触面处不连续
没有 DT （连续材料）
DT （接触面）
培训手册
Inventory #01445 March 30, 2002 11-5
培训手册
车轮的刹车垫
Inventory #01445 March 30, 2002 11-6
HEAT TRANSFER 6.0
热接触
• 对流： q = CONV * (TE - TC)
– CONV 为对流换热系数（可由SFE 施加表参数荷载）
– TE 为目标面的温度，或者为自由面的环境温度 （SFE）
培训手册
HEAT TRANSFER 6.0
Inventory #01445 March 30, 2002 11-18
热接触
… 实例
• 本例使用常数 TCC = .001.
若接触选项
培训手册
Inventory #01445 March 30, 2002 11-19
HEAT TRANSFER 6.0
热接触
11. 现在，修改TCC = 1，并再次求解。
培训手册
HEAT TRANSFER 6.0
Inventory #01445 March 30, 2002 11-25
热接触
… 实例
12. 画节点温度云图
注意：温度在接触面处连续。 记住： TCC = 1.
培训手册
Inventory #01445 March 30, 2002 11-26
Inventory #01445 March 30, 2002 11-14
热接触
… 实例
– 选择上方实体的底部的两根线作为接触面。
培训手册
HEAT TRANSFER 6.0
Inventory #01445 March 30, 2002 11-15
热接触
… 实例
– 使用缺省设置创建接触对。
培训手册
– 接触面间的热传导 – 摩擦耗能所导致的热生成 – 热对流和/或热辐射
• 具有小间隙的接触面 • 从自由面到环境 – 开放的间隙处的热流输入
注意: 本课程主要讲述接触面之间的热传导。有关热接触其他功能的情 况请参考ANSYS相关文档。
Inventory #01445 March 30, 2002 11-4
HEAT TRANSFER 6.0
HEAT TRANSFER 6.0
热接触
• 摩擦导致的热生成 ： q = FHTG * t * v
– FHTG 为能量转换为热的百分比（由实常数输入） – t 为相应的摩擦应力 – v 为滑动状态 – 热可能被不均等得分配给接触面和目标面：
qc = FWGT * FHTG * t * v qt = (1-FWGT) * FHTG * t * v
培训手册
Inventory #01445 March 30, 2002 11-11
HEAT TRANSFER 6.0
热接触
… 实例
• 本实例将会简化为平面应变，对称模型来求解。 • 顶面具有 0.01 inches 向下的变形。 • 接触单元包括固定的热传导系数。
培训手册
Inventory #01445 March 30, 2002 11-12
HEAT TRANSFER 6.0
Inventory #01445 March 30, 2002 11-16
热接触
… 实例
3. 修改接触单元的选项来包括温度自由度。
培训手册
HEAT TRANSFER 6.0
Inventory #01445 March 30, 2002 11-17
热接触
… 实例
4. 修改接触单元实常数来包括接触导热系数（TCC）。
热装配
摩擦生热
Inventory #01445 March 30, 2002 11-3
热接触
培训手册
HEAT TRANSFER 6.0
• 耦合场单元（PLANE13，SOLID5）和KEYOPT(1) = 1的面－面接 触单元
– 也可以使用单纯的热分析单元 • 固定接触单元所有的结构自由度
• 重要特性：
– 不对称的求解选项会对摩擦滑动有利
• NROPT,UNSYM
Inventory #01445 March 30, 2002 11-10
HEAT TRANSFER 6.0
热接触
… 实例
热接触－传导问题
• 两个具有不同材料属性的实体相接触。 • 实体的两端具有不同但固定得温度值。 • 作用在顶面的力使实体之间存在接触压力。
第 11 章
热接触
热接触
培训手册
HEAT TRANSFER 6.0
接触阻抗
• 温度不同的两个面处于接触状态时，在其界面上温度将会下降；这 是由于两个面之间的接触不完全。 这种不完全的接触以及由此而
产生的接触阻抗会被很多因素所影响，如：
– 面的平整程度 – 面的光滑程度 – 氧化物的存在 – 流体的渗入 – 接触压力 – 面的温度 – 传导油脂的使用
热接触
… 实例
7. 施加热边界条件。
培训手册
Temp = 200 F
HEAT TRANSFER 6.0
Temp = 70 F
Inventory #01445 March 30, 2002 11-22
热接触
… 实例
8. 求解 9. 画出Y方向的变形云图以检验结构分析的结果。
培训手册
HEAT TRANSFER 6.0
Inventory #01445 March 30, 2002 11-9
HEAT TRANSFER 6.0
热接触
培训手册
• 热接触技巧
– 接触导热系数 TCC • 单位为 热 / (时间*度*面积) • 一般小于相应的接触实体的导热系数
– 对摩擦生热，TIME 必须有真实的时间单位 • 但是，如果结构的惯性和阻尼不重要，可以关闭瞬态效应以加速求 解TIMINT,STRUC,OFF
DT
T
x
Inventory #01445 March 30, 2002 11-2
HEAT TRANSFER 6.0
热接触
培训手册
• ANSYS能够模拟这种情况以及其他复杂的热问题，通过使用….
– 结构－热接触的耦合场分析 • 支持通用的热接触分析能力。 • 典型应用： – 金属成形 – 装配接触 – 燃气涡轮
– TC 为接触面的温度
– 接触面和目标面间的热流
0 < gap < pinball
– 自由面中接触面到环境的热流
• 自由面由下面的条件确定：
ห้องสมุดไป่ตู้
– 开放的环境的接触
(gap > pinball)
– 只存在接触单元（忽略目标单元）
– 如果存在目标单元，其Keyopt(3)=1
培训手册
Inventory #01445 March 30, 2002 11-7
热接触
… 实例
1. 使用输入文件 “th_contact.inp”，读入模型。 2. 使用接触向导创建接触对。
培训手册
HEAT TRANSFER 6.0
Inventory #01445 March 30, 2002 11-13
热接触
… 实例
– 选择下方实体的顶部的线作为目标面。
培训手册
HEAT TRANSFER 6.0
HEAT TRANSFER 6.0
热接触
培训手册
• 外部的热流密度输入
– SFE 只能施加在接触面上（不能施加在目标面上） • 只有接触状态为开时，热流密度才起作用 • 对近距离的接触，热流密度同时作用在接触面和目标面上 • 对于自由面的情况，热流密度只作用在接触面上 – 自由面的确定与对流相同
– 不能同时在某个单元上施加对流
HEAT TRANSFER 6.0
热接触
• 辐射：
q = RDVF * EMIS * SBCT * [(TE + TOFFST)4 - (TC + TOFFST)4] – RDVF为辐射的形状系数（由实常数输入）