ansys_热分析

• 评价结果
• 设置 GUI 界面 (Main Menu > Preferences) 为热分析会有帮助。
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热分析 - 过程
前处理
几何模型 • 可以在ANSYS中建立或输入。 • 两种方法的细节在后面都有描述。
Training Manual
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实常数
– 主要用于壳和线单元。
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热分析 - 过程
…前处理
• 然后划分模型。
– 存储数据库。
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 5.6 - Part 1
– 使用 MeshTool 划分网格。缺省smart-size为 6 级，可以生成合适的 网格。
常用热单元类型
2-D Solid Linear Quadratic PLANE55 PLANE77 PLANE35 3-D Solid SOLID70 SOLID90 SOLID87 3-D Shell SHELL57 Line Elements LINK31,32,33,34
INTRODUCTION TO ANSYS 5.6 - Part 1
对流
热流率* 热流*
热量通过对流方式流出或流入的平面。输入包括对流换热 系数和介质温度Tb。
平面单位面积的热流速率。 已知热流速率的点。
热生成*
辐射* 绝热面
体热生成已知的区域。
热通过辐射方式传递的平面。输入发射率，施蒂芬-波斯曼 常数，可选择的输入“空间节点”的温度。 “完全绝热”平面指没有热交换的平面。
• 前处理过程结束。下面开始求解过程。
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热分析 - 过程
求解
加载 • 指定温度
– 热分析的DOF 约束 – Solution > -Loads-Apply > Temperature – 或者使用 D 类命令 (DA, DL, D)
Training Manual
– “完全绝热” 平面指没有热传递的平面。
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 5.6 - Part 1
– 这是 缺省 状态，任何没有边界条件的面都自动指定为绝热平面。
• 其它热载荷:
– 热流率
– 热流
– 热生成 – 辐射
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热分析 - 过程
…前处理
材料特性
– 至少需要输入热传导率, KXX。
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IFra Baidu bibliotekTRODUCTION TO ANSYS 5.6 - Part 1
– 如果要施加内部热生成时需要输入比热(C) 。
– ANSYS-提供的材料库 (/ansys56/matlib) 包括几种常用材料的结构和 热特性，但是推荐用户建立自己的材料库。
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热分析 - 过程
…后处理
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INTRODUCTION TO ANSYS 5.6 - Part 1
• 3-D实体模型中一个有用的选项为isosurfaces — 具有常数数值的 平面。使用/CTYPE 命令或 Utility Menu > PlotCtrls > Style > Contours > Contour Style。
热分析 - 过程
…求解
求解 • 首先存储数据库。 • 然后使用 SOLVE 或 Solution > -Solve- Current LS。
– 结果写入结果文件, jobname.rth, 同时写入内存中的数据库。
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 5.6 - Part 1
INTRODUCTION TO ANSYS 5.6 - Part 1
热分析 - 过程
…前处理
网格划分 • 首先定义单元属性: 单元类型，实常数和材料特性。
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 5.6 - Part 1
单元类型
– 下面的表格列出了通常使用的热单元类型。 – 每个节点只有一个自由度: TEMP。
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热分析 - 过程
C. 例题
• 参考例题附录中:
带叶片的轴对称管
Training Manual
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INTRODUCTION TO ANSYS 5.6 - Part 1
INTRODUCTION TO ANSYS 5.6 - Part 1
Training Manual
热分析
热分析
• 本章中，我们主要讨论稳态热分析的步骤。 • 目的有二:
– 重新阐述第4章中的标准分析步骤。 – 介绍热载荷和边界条件。
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 5.6 - Part 1
• 求解步骤结束。然后进行后处理。
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热分析 - 过程
后处理
查看结果 • 常用的包括温度云图，温度梯度和热流。
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INTRODUCTION TO ANSYS 5.6 - Part 1
– General Postproc > Plot Results > Nodal Solu… (或 Element Solu…) – 或使用 PLNSOL (或 PLESOL)
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热分析 - 过程
…后处理
验证求解 • 温度在预料的范围内吗?
– 用户可以根据温度边界条件大致的估计温度范围。
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 5.6 - Part 1
• 网格密度足够吗?
– 象应力分析中一样，用户可以绘制不平均温度梯度云图 (单元解) 并检 查梯度较高的单元。这些区域是需要细化网格的位置。 – 如果温度梯度的节点解和单元解有很大差距的话，网格可能太粗了。
* Not covered in this course
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热分析
B. 过程
• 进行稳态热分析的过程与进行稳态应力分析的过程类似 :
– 前处理
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• 几何模型
• 划分网格 – 求解 • 加载 • 求解 – 后处理 • 查看结果
– 稳态 表示工况已经“稳定”为恒定的水平，几乎不随时间变化。例 如：已经达到需要温度的电熨斗。 – 稳态* 表示随时间变化的工况。例如，铸造过程中熔融金属到固体的 冷却过程。
* 本章不包括
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热分析
…概述
• 热载荷工况包括:
温度
模型中已知温度的部分。
Training Manual
• 包括:
A. 概述
B. 步骤 C. 例题
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热分析
A. 概述
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 5.6 - Part 1
• 热分析用于确定温度分布，温度梯度，热流和其它结构中的温度 数据。
• 热分析可以是稳态或瞬态的。
INTRODUCTION TO ANSYS 5.6 - Part 1
• 对流
– 面载荷 – Solution > -Loads-Apply > Convection – 使用 SF 类命令 (SFA, SFL, SF, SFE)
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热分析 - 过程
…求解
• 绝热面