ANSYS在冻结壁温度场分布分析中的运用_徐士良
基于ANSYS系统的冻结凿井冻胀力数值分析
基于ANSYS系统的冻结凿井冻胀力数值分析杜彬【摘要】在总结冻结理论的基础上,结合冻土与未冻土的物理力学特性,利用ANSYS有限元软件对冻结施工过程的土体冻胀进行了数值分析,得到了冻胀位移场、应力场的发生、发展规律以及土体刚度与冻胀系数对其的影响规律.为今后进一步研究冻胀机理和作用以及工程设计提供了一定的理论依据.【期刊名称】《建材技术与应用》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】3页(P11-13)【关键词】ANSYS软件;冻结凿井;冻结壁;冻胀;冻胀位移场;冻胀应力场【作者】杜彬【作者单位】山西职业技术学院,山西太原030006【正文语种】中文【中图分类】TD265.3引言在冻结凿井过程中，冻结壁稳定性对于开挖之后冻土井帮变形有着重要的影响。
根据现有地层压力理论计算得到的冻结壁厚度一般很大，而其稳定性仍可能不满足工程要求。
出于对此问题的思考，本文初步认为在冻黏土层中会由于冻胀作用使得冻结壁周边的土体受到挤压而产生一个附加位移场及应力场，此附加位移场及应力场又反作用于冻结壁。
这便在原有地层压力的基础上增大了冻结壁的受力，使得冻结壁受力过大进而在开挖之后产生过大的变形。
为了对此进行验证，本文通过理论分析与数值分析相结合的方法来考察冻结过程中土体的冻胀，并通过计算得到了由于土体冻胀引起的冻胀位移场与冻胀应力场。
1 冻胀产生机理与分析模型的确定土中孔隙水原位冻结引起的冻胀量很小(约为孔隙水体积的9%)，土体冻胀主要是由未冻结区域的水分向冻土区迁移、冻结所引起的“分凝冻胀”。
分凝冻胀是由于土体冻结过程中随土温下降，土颗粒吸附层水膜结晶，厚度减薄，导致土颗粒表面力场发生变化而产生土体中冻与未冻界面的势差，这一势差就成为未冻土中水分向冻结峰面迁移的当量力。
1.1 几何模型的确定对于深井冻结，考虑到竖向尺寸相对于水平尺寸大得多，故本文研究便归为平面应变问题；考虑轴对称结构，在数值计算中选取60°的扇形加以分析。
冻结法温度场ansys数值模拟及模型的优化设计
冻结法温度场ansys数值模拟及模型的优化设计一、引言在现代工业生产中，温度场的控制和优化设计是至关重要的。
其中，冻结法温度场数值模拟技术是一种常用的手段。
本文将从以下几个方面进行探讨：什么是冻结法温度场数值模拟？为什么需要进行冻结法温度场数值模拟？如何进行冻结法温度场数值模拟？以及如何对模型进行优化设计？二、什么是冻结法温度场数值模拟？冻结法温度场数值模拟是指通过计算机仿真技术，对物体表面或内部的温度分布进行预测和分析的过程。
该方法通常采用有限元分析方法（FEM）或有限差分法（FDM）等数值计算方法，通过建立物理模型和数学模型，求解各节点或单元上的温度分布，并最终得到整个物体的温度场分布图。
三、为什么需要进行冻结法温度场数值模拟？1. 产品质量控制在生产过程中，产品质量往往受到工艺参数和环境条件等因素的影响。
通过对产品表面或内部的温度分布进行预测和分析，可以及时发现问题并采取相应的措施，从而保证产品质量的稳定性和一致性。
2. 工艺优化设计通过冻结法温度场数值模拟，可以对工艺参数进行优化设计。
例如，在热处理过程中，通过对加热时间、温度等参数进行模拟分析，可以确定最佳的工艺参数组合，以达到最佳的加工效果和经济效益。
3. 节约成本通过冻结法温度场数值模拟，可以减少试验次数和材料消耗量，从而降低生产成本。
同时，在产品设计阶段就能够预测和分析产品表面或内部的温度分布，从而避免在后期生产过程中出现不必要的问题。
四、如何进行冻结法温度场数值模拟？1. 建立物理模型首先需要建立物理模型，并确定所需的计算范围和边界条件。
例如，在热处理过程中需要确定加热器、加热时间、加热温度等参数，并将其转化为计算机可识别的数学模型。
2. 建立数学模型建立数学模型是冻结法温度场数值模拟的关键步骤。
数学模型通常采用有限元分析方法（FEM）或有限差分法（FDM）等数值计算方法。
在建立数学模型时，需要考虑物体的形状、材料特性、边界条件等因素。
ANSYS 温度场分析
加载可能有问题，注意对照书中的例子，对热分析不了解。但我看你是把材料1都选中了，然后加了温度40度，这样不对，应该把那个面选中，然后选中面上所有的节点，耦合这些节点的自由度，然后加温度。你这个D和DA的加载命令最好跟书中保持一致。追问那个40度是材料本身的原始温度。如果只加表面的话，会不会只是指的它的表面温度。 回答温度可以加在单元上吗？我理解是把所有材料1的节点选中，耦合温度自由度，然后加在其中一个节点上。 追问恩，昨天我也发现那个地方错了，已经改过，但基本靠自己摸索了。先不要着急把自己的结果做出来，先看看书，理解一下各种单元的含义，理评价谢谢你这么用心。
刚学习用ANSYS进行温度场分析，情况是这要的，一块铝板放在干冰上，分析铝板（初始温度定为40度）的温度杨分布。分析出来的结果与实验相差太大。主要体现在分析出来的冷冻速度太快了。1S的时候温度就已经达到了零下40多度了。分析了各种原因，参数选的都对，不知道是不是不能直接将干冰的-78度直接加载到铝板的一个面上。命令流如下，不知道有没有错误。FINISH/CLEAR/FILNAME,3D imprinting/TITLE, The Transient Thermal Analysis Of MultiScaffold/UNITS,SI/PREP7ET,1,SOLID70LB1=214 !定义铝的导热系数TH_AL=0.003 !铝板的厚度AP=100 !定义对流换热系数MP,C,1,900MP,KXX,1,LB1MP,DENS,1,2780!**************建模*****************!创建铝板CYLIND,0,0.005,-TH_AL,0,-60,60CYLIND,0.005,0.01,-TH_AL,0,-60,60VGLUE,ALLNUMCMP,ALL!材料属性VSEL,S,,,1VSEL,A,,,2VATT,1,1,1ALLSEL,ALL!划分网格ESIZE,0.0004MSHKEY,1VSWEEP,ALL!*****进行稳态分析********/SOLUANTYPE,TRANSTIMINT,OFFESEL,S,MAT,,1D,ALL,TEMP,40TIME,0.1KBC,0ALLSEL,ALLSOLVE!*****进行瞬态分析********/SOLUANTYPE,TRANSTRNOPT,FULLTIME,50KBC,1DELTIME,1,1,2AUTOTS,ONTIMINT,ONOUTRES,ALL,ALL!**施加载荷**DDELE,ALL,TEMPDA,1,TEMP,-78DA,7,TEMP,-78ASEL,S,AREA,,2ASEL,A,AREA,,8SFA,ALL,,CONV,AP,25ALLSEL,ALLSOLVE
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首先是工程热传导问题的分析。
在工程实际中，热传导问题是非常常见的，比如热交换器、电子设备散热等。
ANSYS有限元分析软件可以通过建立热传导模型，对工程物体内部的温度分布、热流分布以及热传导过程进行分析。
通过这些分析，可以优化设计，提高热传导效率，降低温度梯度，从而提高工程的性能和可靠性。
其次是流体传热问题的分析。
流体传热问题是指研究物体表面与周围流体之间的热传递问题，比如热交换器的流体流动和传热、管道内的流体传热等。
ANSYS有限元分析软件提供了丰富的流体传热模块，可以对流体内部的温度分布、壁面的传热系数以及流体流动等进行分析。
通过这些分析，可以更好地了解流体传热机理，优化流体传热设备的设计，提高传热效率，降低能耗。
最后是热应力分析。
在工程实际中，热应力是很重要的工程问题，特别是对于高温工况下的工程结构。
热应力问题主要是指由于温度不均匀引起的结构内部和表面的应力和变形。
ANSYS有限元分析软件可以通过建立热应力模型，对结构的应力分布、变形和热应力引起的破坏等进行分析。
通过这些分析，可以评估结构的强度和刚度，优化结构设计，降低工程的失效风险。
总的来说，ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用非常广泛。
无论是工程热传导问题、流体传热问题还是热应力分析，ANSYS有限元分析软件都能够提供准确的数值计算结果，帮助工程师解决复杂的热问题，优化工程设计，提高工程性能和可靠性。
《2024年基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》范文
《基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》篇一一、引言随着制造业和工业自动化技术的飞速发展，焊接技术已经成为一种关键的加工手段，被广泛应用于机械、船舶、航空和汽车等领域。
焊接过程中的温度场和应力分布直接影响焊接质量和性能。
因此，通过数值模拟研究焊接过程中的温度场和应力分布具有重要意义。
本文利用ANSYS软件对焊接过程进行数值模拟，分析温度场和应力的变化规律，为优化焊接工艺和提高焊接质量提供理论依据。
二、ANSYS在焊接模拟中的应用ANSYS是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，具有强大的热-结构耦合分析能力。
在焊接模拟中，ANSYS可以通过建立三维模型、设定材料属性、加载边界条件等方式，对焊接过程中的温度场和应力进行数值模拟。
通过ANSYS软件，我们可以更加直观地了解焊接过程中的温度分布和应力变化，为优化焊接工艺提供理论支持。
三、焊接温度场的数值模拟研究（一）模型建立与材料属性设定在ANSYS中建立焊接过程的有限元模型，设定材料属性，包括热导率、比热容、热膨胀系数等。
根据实际焊接工艺，设定加热速度、焊接速度、电流等工艺参数。
（二）温度场模拟与结果分析在设定的边界条件下，模拟焊接过程中的温度场变化。
通过分析温度场的分布规律，可以得出焊接过程中各部位的加热速度、峰值温度等信息。
结合实际工艺参数，可以优化焊接工艺，提高焊接质量和效率。
四、焊接应力的数值模拟研究（一）模型建立与材料属性设定与温度场模拟类似，在ANSYS中建立焊接过程的有限元模型，并设定材料属性。
考虑到焊接过程中的热-结构耦合效应，需要设定材料的热弹塑性本构关系。
（二）应力模拟与结果分析在模拟过程中，考虑热-结构耦合效应，分析焊接过程中的应力分布和变化规律。
通过分析应力场的分布、大小和变化趋势，可以得出焊接过程中各部位的应力状态和变形情况。
结合实际工艺参数和应力分布规律，可以优化焊接工艺，减少焊接过程中的残余应力和变形。
五、结论本文利用ANSYS软件对焊接过程中的温度场和应力进行了数值模拟研究。
基于ANSYS的温度场仿真分析
基于ANSYS的温度场仿真分析引言：在工程领域中，温度场分布的仿真分析是一项重要的工作。
温度场分布的准确预测和优化设计对于许多工业过程和产品的设计和改进至关重要。
在这里，我们将介绍一种基于ANSYS软件的温度场仿真分析方法。
一、ANSYS软件简介ANSYS是一种广泛使用的通用有限元分析（FEA）软件。
它提供了强大的功能，可以进行多种物理和工程仿真分析。
其中，温度场分布的仿真分析是ANSYS的一个主要功能之一二、温度场仿真分析的步骤1.几何建模：使用ANSYS的几何模块进行物体的几何建模。
可以通过绘制二维或三维几何形状来定义和创建模型。
2.网格划分：对几何模型进行网格划分，将其划分为小的单元，以便进行离散化计算。
网格划分的质量直接影响到仿真结果的准确性和计算速度。
3.边界条件设置：根据具体的问题，设置物体表面的边界条件。
边界条件包括固定温度、传热系数、对流换热等。
边界条件设置的准确与否对温度场的分布有重要影响。
4.材料属性定义：为物体的各个部分定义材料属性，包括热导率、热容量等。
这些属性是模型中的重要参数，直接影响到温度场的分布。
5.求解和后处理：设置求解算法和参数，开始进行仿真计算。
求解器根据网格和边界条件，通过计算方程的数值解确定温度场的分布。
计算完成后，可以进行后处理，生成温度场分布的图表和报告。
三、温度场仿真分析的应用温度场仿真分析在多个工程领域中得到广泛应用。
以下是几个示例：1.电子设备散热优化：通过温度场仿真分析，可以评估电子设备中的热量分布，优化散热设计，确保电子设备的正常运行和寿命。
2.汽车发动机冷却系统：通过温度场仿真分析，可以预测汽车发动机冷却系统中的温度分布，优化冷却器的大小和位置，提高冷却效果。
3.空调系统设计：通过温度场仿真分析，可以预测房间内的温度分布，优化空调系统的风口布置和参数设置，实现舒适的室内温度。
4.熔炼和混合过程优化：通过温度场仿真分析，可以预测熔炼和混合过程中的温度分布，优化加热和冷却控制，提高生产效率和产品质量。
冻结井温度场有限元数值模拟
冻结井温度场有限元数值模拟
沈晓明;许红卫;兰天;王震;朱威
【期刊名称】《中国西部科技》
【年(卷),期】2008(7)27
【摘要】冻结时间、冻结壁厚度和冻结壁温度场的性状是冻结法施工的关键参数.本文对实际工程单圈、双圈、主圈加双圈辅助孔冻结管下冻结壁的形成及其变化规律进行了数值计算.利用ANSYS大型通用有限元分析程序,得出了冻结壁厚度,冻结壁平均温度、冻结时间等参数,为冻结井的施工提供了必要的依据.
【总页数】3页(P36-37,51)
【作者】沈晓明;许红卫;兰天;王震;朱威
【作者单位】中国矿业大学工程力学系,江苏,徐州,221116;中国矿业大学工程力学系,江苏,徐州,221116;中国矿业大学工程力学系,江苏,徐州,221116;中国矿业大学工程力学系,江苏,徐州,221116;中国矿业大学工程力学系,江苏,徐州,221116
【正文语种】中文
【中图分类】TU7
【相关文献】
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3.考虑冻结管影响范围的多管冻结温度场研究
4.考虑冻结管影响范围的多管冻结温度场研究
5.冻结井外壁温度场的数值模拟方法
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Ansys有限元分析温度场模拟指导书
实验名称：温度场有限元分析一、实验目的1. 掌握Ansys分析温度场方法2. 掌握温度场几何模型二、问题描述井式炉炉壁材料由三层组成，最外一层为膨胀珍珠岩，中间为硅藻土砖构成，最里层为轻质耐火黏土砖，井式炉可简化为圆筒，筒内为高温炉气，筒外为室温空气，求内外壁温度及温度分布。
井式炉炉壁体材料的各项参数见表1。
表1 井式炉炉壁材料的各项参数三、分析过程1. 启动ANSYS，定义标题。
单击Utility Menu→File→Change Title菜单，定义分析标题为“Steady-state thermal analysis of submarine”2.定义单位制。
在命令流窗口中输入“/UNITS, SI”，并按Enter 键3. 定义二维热单元。
单击Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete 菜单，选择Quad 4node 55定义二维热单元PLANE554.定义材料参数。
单击Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models菜单5. 在右侧列表框中依次单击Thermal→Conductivity→Isotropic，在KXX文本框中输入膨胀珍珠岩的导热系数0.04，单击OK。
6. 重复步骤4和5分别定义硅藻土砖和轻质耐火黏土砖的导热系数为0.159和0.08，点击Material新建Material Model菜单。
7.建立模型。
单击Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Circle→By Dimensions菜单。
在RAD1文本框中输入0.86，在RAD2文本框中输入0.86-0.065，在THERA1文本框中输入-3，在THERA2文本框中输入3，单击APPL Y按钮。
8.重复第7步，输入RAD1=0.86-0.065，RAD2=0.86-0.245，单击APPL Y；输入RAD1=0.86-0.245，RAD2=0.86-0.36，单击OK。
《2024年基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》范文
《基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》篇一一、引言随着科技的发展，焊接技术作为制造行业中的关键工艺之一，其质量和效率直接关系到产品的性能和寿命。
因此，对焊接过程中的温度场和应力分布进行精确的数值模拟显得尤为重要。
ANSYS作为一种功能强大的工程仿真软件，被广泛应用于焊接过程的数值模拟。
本文将基于ANSYS，对焊接温度场和应力进行数值模拟研究，以期为实际生产提供理论依据。
二、焊接温度场的数值模拟1. 模型建立在ANSYS中建立焊接过程的有限元模型，包括焊件、焊缝、热源等部分。
其中，焊件采用实体单元进行建模，焊缝则通过线单元进行描述。
热源模型的选择对于模拟结果的准确性至关重要，应根据具体的焊接工艺选择合适的热源模型。
2. 材料属性及边界条件根据实际材料，设定焊件和焊缝的热导率、比热容、热扩散率等物理参数。
同时，设定初始温度、环境温度等边界条件。
3. 数值模拟过程根据焊接过程的实际情况，设定加载步和时间步长，模拟焊接过程中的温度变化。
通过ANSYS的热分析模块，得到焊接过程中的温度场分布。
三、焊接应力的数值模拟1. 耦合分析焊接过程中，温度场的变化会导致应力的产生。
因此，在ANSYS中，需要将在热分析中得到的温度场结果作为应力分析的输入条件，进行热-结构耦合分析。
2. 本构关系与材料模型根据材料的本构关系和力学性能，设定材料的弹性模量、泊松比、热膨胀系数等参数。
同时，选择合适的材料模型，如各向同性模型或各向异性模型。
3. 应力分析通过ANSYS的结构分析模块，结合耦合后的温度场结果，进行应力分析。
得到焊接过程中的应力分布和变化情况。
四、结果与讨论1. 温度场结果分析通过ANSYS的后处理功能，可以得到焊接过程中的温度场分布图。
分析温度场的分布情况，可以了解焊接过程中的热传导和热扩散情况，为优化焊接工艺提供依据。
2. 应力结果分析同样，通过后处理功能可以得到焊接过程中的应力分布图。
分析应力的分布和变化情况，可以了解焊接过程中产生的残余应力和变形情况。
ANSYS在冻结壁温度场分布分析中的运用_徐士良
图 2 生成的温度场云图
图 3 生成的热梯度总量云图
3 结束语
(1)用 ANSYS 软件求解出的冻结壁温度场 能较清晰 、直观地反映出冻结壁温度变化的情况 和各点的温度值 , 和实际情况较为吻合 。
(2)AN SYS具有很高的计算精度 , 且用户界 面非常友好 , 能方便地分析复杂的传热学问题 。
参考文献
Ab stract:Therm al ana ly sis o f freezing w all is the key technica l theory of artific ial g round freezing m ethod. In th is paper, the num e rical sim u lation procedures o f tem pe ra ture field of freezing w a ll are illustrated by using ANSYS softw are, including the creating geom etry m odel, app ly ing boundary condition and load, solv ing equations and analyzing the resu lts. It has reference va lues fo r the designing and construc tion o f freezing pro ject to som e ex ten.t K ey w ord s:ANSYS;tem perature field of freezing w a ll;phase change p roblem;num e rical sim ulation
1 倪 栋. 通用有限元分析 AN SYS7. 0实 例精解 [ M ] . 北 京 :电子工业出版社 , 2003. 1 ～ 3.
基于ansys的冻结过程中温度场的有限元分析
基于ansys的冻结过程中温度场的有限元分析冻结过程中温度场的有限元分析是现代冰川物理和热输运理论研究的重要部分。
冻结过程是冰川系统中最重要的物理过程，冰川及其周围的温度场的变化，将直接影响冰川的运动、凝固和融解。
温度场的有限元分析是使用计算机对冰川系统进行精确模拟的有效方法。
有限元分析基于定义在节点（域上）的有限个单元函数，利用这些函数将域区域分割成若干有限个单元，进而根据物理原理建立有限元方程组，最后利用某种数值方法求解该方程组，从而确定域上的物理量。
冻结过程中温度场的有限元分析，主要是基于非稳态的热输运方程进行分析。
实际上，基于有限元的冻结过程的模拟与实验室或室内试验更相似，可以使用有限元分析来生成不同时间步长的温度场，以此为基础进一步研究冰川及其附近环境的变化。
有限元分析是将计算机分析视为一种实验过程。
在实验室中，冰川及其周围的温度场的变化受到测量错误的影响，而在计算机分析中，模拟误差也很难避免。
因此，实验和分析之间的差异应尽量减少，以保证在有限元分析中获得可靠的结果。
首先，在使用有限元分析进行冻结过程模拟之前，需要对几何模型进行预处理。
通常，在分析中使用的几何模型是三维的，可以使用ANSYS软件来完成。
ANSYS软件可以根据分析的要求进行网格划分，网格划分准确性，直接影响分析结果的准确性，以及计算的时间和计算资源的占用等。
其次，在使用有限元分析对模型进行分析之前，需要对域上的初始条件和边界条件进行设置。
初始条件是指冰川系统的初始状态，包括温度、密度和流速等；边界条件是指冰川系统周围的条件，包括温度、压力和流速等。
此外，还需要设置材料参数（热导率、密度等）。
最后，在设置完边界条件和材料参数之后，可以使用ANSYS软件进行模拟。
ANSYS软件可用于求解热输运方程，使用多孔介质模型，根据不同的时间步长，以及由此产生的温度场，来模拟冻结过程中温度场的变化。
以上就是有限元分析模拟冻结过程中温度场的大致步骤。
基于ansys的冻结过程中温度场的有限元分析
基于ansys的冻结过程中温度场的有限元分析以《基于ansys的冻结过程中温度场的有限元分析》为标题，展开本文的主题。
近年来，有限元分析在冻结过程中的温度场的研究中受到了广泛的关注，其中Ansys有限元分析软件被认为是当今最先进的计算机仿真技术之一。
本文以Ansys有限元分析软件为基础，从温度场的角度出发，分析冻结过程中热传导、对流、辐射对温度场分布的影响。
具体而言，本文将从以下几个方面进行讨论：
首先，介绍冻结过程中温度场的基本特征，并详细说明温度场的物理意义及其在冻结过程中的重要性。
接着，本文介绍Ansys有限元分析软件，并指出该软件在结构温度场分析中的优势。
然后，对冻结过程中温度场的建模和结构计算进行详细说明，并介绍Ansys有限元软件在温度场计算中的建模方法。
接下来，介绍冻结过程中热传导、对流、辐射对温度场的影响，并应用温度场的有限元分析结果来验证它们的影响。
最后，采用Ansys有限元软件分析统一温度场对冻结过程的最终效果十分显著，并得出冰结合的最佳位置。
综上所述，本文从冻结过程中温度场的角度出发，综合考虑热传导、对流、辐射等因素，利用Ansys有限元分析软件，对冻结过程中温度场的建模和计算进行了研究，得出结论：冰结合的最佳位置。
本文的研究成果可为以后的冻结工艺研究提供参考和指导，从而提高冻结过程的效率。
- 1 -。
杨村煤矿副井冻结壁求解结合ANSYS软件数值模拟
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ；Ａ ｎ ｈ ｕ ｉ ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｄ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ；Ｈ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｎ ２ ３ ２ ０ ０ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
杨 村 煤 矿 副 井冻 结壁 求解 结 合 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ软 件数 值 模 拟
杜 猛 ，袁 小永
（ 安徽理工大学土木建筑学院，安徽 淮南 ２ ３ ２ ０ ０ １ ）
断。杨村煤矿 设计有 主 、副 、风三 个井 筒 ，其 中副井 井筒 设计 净直径为 ７ ． ５ ｍ，穿过 表土层 厚 ５ ３ ６ ． ６ ５ ｍ，第 三系 埋
殊层位 ４ ４ Ｏ ｍ，将 该 层 位 冻 结 壁 厚度 和 冻 结壁 平 均 温度 通 过
国内外公认 的一些经验公 式计算 出来 ，然后 通过 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ软
件 数值 模 拟 ， 求 出杨 村 煤 矿 副 井 ４ ４ ０ ｍ 层 位 冻结 壁厚 度 ， 冻 结 壁 平 均 温 度 ，将 两 者进 行 对 比 ，达 到 相 互 校 核 的 目的 ，
序号 １ ２ ３ ４
项目 井 筒净直径／ Ｉ Ｉ １ 冲积层厚度／ ｍ 最大井筒荒直径／ ｍ 最大井 壁厚度／ ｉ ｎ
数
值
对 日后工程实践 中对冻 结壁数据 的可靠性有 一定 的指 导和
借鉴意义。
７ ． ５ ５ ３ ６ ． ６ ５ １ ２ ． ２ ５ ６ ２ ． ３ ０ ３
・
７ ０・
ｌ ・ 』 之材
Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｂｕｉ ｌ ｄｉ ｎ ｇ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａｌ ｓ
郑州市轨道交通工程冻结法施工中温度场的数值模拟
第28卷第3期2017年6月中原工学院学报JOURNAL OF ZH ONGYUAN UNIVERSITY OF TECH NOLOGYVol. 28No. 3Jun.,2017文章编号=1671 —6906 (2017)03 —0057 —05郑州市轨道交通工程冻结法施工中温度场的数值模拟孙玉周S朱彦涛S殷玉沉S夏锦红2(1.中原工学院，郑州450007; 2.新乡学院，河南新乡453000)摘要：以郑州市轨道交通5号线工程众意路站〜C B D站区间原状土为对象，应用A N S Y S软件创建冻结壁温度场模型，采用有限元方法模拟水平冻结管单管温度场的形成过程，研究冻结法施工过程的温度场变化规律，为实际工程施工提供理论参考。
关键词：轨道交通；冻结法；有限元；温度场中图分类号：T U472.9 文献标志码：A DOI:10. 3969/j.issn. 1671 —6906. 2017. 03. 013近年来，制冷技术不断发展和完善，人工冻结技 术[1_3]在地下联络通道的开挖支护中被越来越多地使 用。
冻结法施工利用人工制冷技术降低土体的温度，当土体中水的温度降低到冰点以下时，地层中的土发 生冻结[4]，形成冻结壁。
冻结壁的形成起到隔绝地下 水的作用，可以达到增强土体强度和稳定性的目的[5]。
温度场研究是冻土研究的重要组成部分，冻结温度场 是一个相变的、有内热源和移动边界的不稳定温度 场[6]。
目前，专家学者对冻土做了大量理论研究m°]，其中数值仿真模拟方法在人工冻土领域的研 究和应用中发挥了重要作用。
本文采用二维有限元方 法模拟水平冻结管冻结温度场的形成过程，以郑州市 轨道交通5号线工程众意路站〜C B D站区间原状土 为对象，研究冻结法施工过程中的温度场变化规律，为实际工程施工提供理论参考。
1工程概况郑州市轨道交通5号线工程众意路站〜C B D站 区间，自众意路站东端头井处开始，沿商务外环路向 东向北敷设，至C B D站西端头井处结束。
杨村煤矿副井冻结壁求解结合ANSYS软件数值模拟
杨村煤矿副井冻结壁求解结合ANSYS软件数值模拟杜猛;袁小永【摘要】冻结壁是凿井工程的核心,其强度和稳定性关系到工程的成败和经济效益。
本文选取杨村煤矿副井特殊层位440 m,将该层位冻结壁厚度和冻结壁平均温度通过国内外公认的一些经验公式计算出来,然后通过ANSYS软件数值模拟,求出杨村煤矿副井440 m 层位冻结壁厚度,冻结壁平均温度,将两者进行对比,达到相互校核的目的,对日后工程实践中对冻结壁数据的可靠性有一定的指导和借鉴意义。
%Freezing wall is the core of the shaft sinking en-gineering, the strength and stability of the freezing wall is close-ly connected with the success or failure of engineering and eco-nomic benefit. The text selected yangcun coal mine auxiliary shaft particular position 440m and calculated the particular posi-tion′s freezing wall thickness and freezing wall average tempera-ture through empirical equation at first, secondly, we are deter-mine freezing wall thickness and freezing wall average tempera-ture of yangcun coal mine auxiliary shaft 's particular position 440m through ANSYS software numerical modeling, compared with the two results sothat the two results can check with each other, it's has the meaning of guidance and reference for the reli-ability of the freezing wall data which through engineering prac-tice in the future.【期刊名称】《四川建材》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】3页(P70-72)【关键词】冻结壁;有限元分析;导热系数;经验公式【作者】杜猛;袁小永【作者单位】安徽理工大学土木建筑学院，安徽淮南 232001;安徽理工大学土木建筑学院，安徽淮南 232001【正文语种】中文【中图分类】TU471.11 工程概况国投新集能源股份有限公司杨村煤矿位于安徽省淮南市淮南煤田的西部，淮南复向斜中的次级褶曲陈桥背斜的南翼西段，总体为一不完整向斜构造，南翼被F1断层切断。
虎豹湾矿井冻结温度场数值模拟与实测对比
３ １ ２ 初 始 条 件 和 边 界 条 件 ．．
冻结 管 外壁 温度 与盐水温 度 、 冻结 壁厚 度 、 围土层 物性参数 等 因素有 关 。原 始地 温取 ２ 取 最低 盐 周 ｏ ｏ ｃ；
层的 交 圈 时 间 在 冻 结 第 ３ ８ ｄ左 右 ， 合 冻 结 管 问 距 可 以 推 算 出 冻 结 锋 面 沿 着 轴 面 的 发 展 速 率 约 为 结
４
河 北理 工 大 学 学 报５ｍｍ／ 。Ｔ ０Ｊ ０为 冻 结 第 ２ 、０ｄ冻 结 壁 沿 着 界 面 的 温 度 变 化 曲 线 。 由 图 ６可 以看 出 ， 第 ４ ｄ Ｊ ２ 、Ｔ４ ０ｄ ４ 在 ０ｄ 已 经 完 成 交 圈 ， 结 壁 厚 度 约 为 ２ ０ｍｍ， 圈 时 间在 ３ ， 拟 与 实 测 交 圈 时 间 相 差 ３ 左 右 。 冻 ０ 交 ５ｄ 模 ｄ
１ 工 程 概 况
虎 豹湾 矿井位 于 毛乌 素沙 漠 的东 部 ， 具有 高原 沙漠 地 貌 特征 ， 表被 第 四 系风 积 砂所 覆 盖 ， 有 基岩 出 地 没 露 。根据 井 筒地质 勘 查报 告显示 ， 筒地层 由老 至新 有 ： 罗 系 中统 延安组 、 罗系 中统 直罗 组 、 罗系 中统 井 侏 侏 侏 安 定组 、 白垩系下 统 志丹群 、 近系上 新统 保德 组 和第 四系 。井 筒周 围岩体 主 要 由中砂 、 新 中砂 岩 、 细砂 岩 、 粉
】
坐标 ， 以井 筒 为中心 为原点 ， ｎ 导 温 系数 ， ｓ ｎ ｍ； ： ｍ ／ ， ＝
Ｃ
； ： 热 系数 ， （ ・Ｃ ； ： 导 Ｗ／ ｍ ） ｃ 容积 比热 ，
基于ansys的冻结过程中温度场的有限元分析
基于ansys的冻结过程中温度场的有限元分析冻结过程是很常见的一种物理现象，它是指在经历一定的温度的作用下，液体变为固体的过程。
然而，这种过程的温度分布存在多种不确定性，它需要利用有限元分析来进行定量研究。
针对这种情况，本文将以《基于ansys的冻结过程中温度场的有限元分析》为标题，对冻结过程中温度场的有限元分析进行研究。
首先，对冻结过程进行简要介绍。
冻结过程是指物质在一定温度条件下，由液体变为固体的现象。
在这种情况下，物质的温度变化不一致，其分布有多种形式，并且受到物质的性质和其它外界因素，如温度、压强、热流等的影响。
因此，如何精确的表征这种温度场的变化，是研究冻结过程的一个重要环节。
其次，对有限元分析方法进行介绍。
有限元分析是一种基于数值技术计算物体力学性能的分析工具，它是基于有限元分析理论，以求解结构力学问题为主要目标。
其计算原理是将实际的结构模型用一系列的有限元来代表，以计算结构的变形和接触应力等特性。
有限元分析可以用来解决复杂材料温度场传播和弯曲分析等问题，是研究物理力学和热力学特性的一种有效方法。
此外，介绍使用有限元分析软件Ansys来研究冻结过程中温度场的步骤。
Ansys是一款功能强大、使用方便的有限元分析软件，具有仿真、精度高、多种物理特性和界面友好等优点，支持多种力学和热学分析，如静力学、弹性力学、多体动力学、渗流、熔融模拟等，可以实现数值模拟计算，从而解决复杂的热力学分析问题。
最后，利用Ansys软件对冻结过程中的温度场进行研究。
首先，建立冻结过程的温度场模型，其次，设置相应的材料性质，在接下来的分析步骤中，通过设置熵热模型和外加源分别得到温度场的时间变化和温度场的空间分布情况。
之后，利用Ansys软件在给定的温度条件下，经过相应的计算与验证，确定计算模型的准确性，最后得到温度场的时空分布情况。
综上所述，基于Ansys的有限元分析，可以有效的解决冻结过程中的温度场问题。
在深入的研究中，可以进一步挖掘Ansys软件的功能优势，以求解更多复杂的多物理场力学分析问题。
《2024年基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》范文
《基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》篇一一、引言随着制造业和机械工程领域的不断发展，焊接技术已成为生产制造过程中重要的工艺手段。
在焊接过程中，温度场和应力的变化对焊接质量、产品性能及使用寿命具有重要影响。
因此，对焊接过程中的温度场和应力进行准确预测和控制，对于提高产品质量和优化生产过程具有重要意义。
本文基于ANSYS软件，对焊接过程中的温度场和应力进行数值模拟研究，旨在为实际生产过程中的焊接工艺优化提供理论依据。
二、焊接温度场的数值模拟1. 模型建立首先，根据实际焊接过程，建立三维有限元模型。
模型中应考虑焊缝、母材等关键部分的几何形状和材料属性。
同时，为提高计算效率，可对模型进行合理简化。
2. 材料属性及热源模型在模拟过程中，需要输入材料的热导率、比热容、热扩散率等热物理参数。
此外，选择合适的热源模型也是关键。
本文采用高斯热源模型，该模型能较好地描述焊接过程中的热输入分布。
3. 数值求解利用ANSYS软件的热分析模块，对焊接过程中的温度场进行数值求解。
通过设定合理的初始条件和边界条件，求解出焊接过程中的温度分布。
三、焊接应力的数值模拟1. 模型转换在得到温度场分布后，将热分析结果作为应力分析的初始条件。
将热分析模型转换为应力分析模型，并设定相应的材料属性。
2. 应力分析利用ANSYS的应力分析模块，对焊接过程中的应力进行数值模拟。
考虑焊缝收缩、母材约束等因素对应力的影响。
通过求解，得到焊接过程中的应力分布。
四、结果与讨论1. 温度场分析通过数值模拟，可以得到焊接过程中的温度场分布。
分析温度场的变化规律，可以了解焊接过程中的热输入、热传导及热扩散等情况。
同时，还可以预测焊接过程中的潜在问题，如热裂纹、热变形等。
2. 应力分析根据应力分布结果，可以了解焊接过程中产生的残余应力。
残余应力对产品的性能和使用寿命具有重要影响。
通过分析残余应力的分布和大小，可以为优化焊接工艺提供依据。
此外，还可以考虑采用相应的工艺措施，如焊后热处理、优化焊接顺序等，以降低残余应力。
计及温度影响的散体有效导热系数模型
计及温度影响的散体有效导热系数模型
张海林;杨善让;徐志明;吴立锋;衡世权;贾瑞庆
【期刊名称】《工程热物理学报》
【年(卷),期】2005(26)2
【摘要】本文导出了基于逾渗理论并考虑温度影响的散体有效导热系数预测模型。
针对孔隙中流体的传热机理,诠释了无量纲参数φ的物理意义。
对SiC、SiO2和煤灰等散体材料在自行研制的实验系统上采用断电热线法测量了其在50-600℃范围内的有效导热系数。
结果表明:实验值与模型预测值吻合良好,这三种散体材料的有效导热系数都随温度的增加而增大。
【总页数】3页(P277-279)
【关键词】辐射;散体;有效导热系数;逾渗
【作者】张海林;杨善让;徐志明;吴立锋;衡世权;贾瑞庆
【作者单位】华北电力大学;东北电力学院
【正文语种】中文
【中图分类】TK124
【相关文献】
1.冻结壁温度场模型试验及其导热系数反分析 [J], 汪仁和;徐士良
2.油套管导热系数与温度耦合模型计算井筒温度场 [J], 张智;王汉
3.油套管导热系数与温度耦合模型计算井筒温度场 [J], 张智;王汉;
4.串联模型热流计法测薄层泡沫塑料导热系数 [J], 赵波;肖潇;王涛
5.人工冻土温度场模型试验及冻土导热系数反分析 [J], 姚兆明; 潘旋; 张秋瑾因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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表 1 土体主要物性参数
冻结温度 (℃) -1. 2
导热系数 (kJ /m h ℃) 融土 冻土
4. 752 6. 484
比热 (k J /kg ℃) 天然密度 (kg /m3 ) 初始含水量 (%) 未冻含水量 (%)
融土 冻土
1788
20
0. 9
0. 842 0. 776
ANSYS (AN alysis SYStem )是融 结构 、热 、流 以某矿井为例 , 说明利用 ANSYS有限元软件对冻
体 、电磁和声学于一体的大型通用有限元分析软 结壁温度场分布进行数值模拟的基本过程 , 包括
件 , 广泛用于电子 、轻工 、生物医学 、土木工程 、地 模型的建立 , 问题的求解及结果后处理分析 。 这
4 李景 . 有限 元法 [ M ] . 北京 :邮 电大学 出版 社 , 1999. 296 ～ 311.
App lication of ANSY S on the analysis of freez ing wall temperature field
XU Sh i-liang
(D epartm en t of C ivil Engineering, A nhu i In stitu te of A rch itectu re＆ Indu stry, H efei 230022, Ch ina)
1 倪 栋. 通用有限元分析 AN SYS7. 0实 例精解 [ M ] . 北 京 :电子工业出版社 , 2003. 1 ～ 3.
2 中国 矿业 学 院. 特 殊凿 井 [ M ] . 北京 :煤炭 工 业 出版 社 , 1981. 4 ～ 53.
3 宛中显. 人工土壤冻结过 程的计算 机模拟 [ J] . 工程热 物理学报 , 2000, 21(4):28 ～ 32.
第 13卷 第 2期 2005年 4月
安 徽建筑工业学院学报 (自 然 科 学 版 )
Journa l o f Anhui Institute o fA rchitectu re ＆ Industry
Vo.l 13 No. 2 Apr. 2005
ANSYS在冻结壁温度场分布分析中的运用
徐士良
2 A N SY S 软件求解冻结壁温度场的 基本过程
对冻结壁温度场进行模拟时 , 需要对工程的 地质条件 、土体热物理性质 、边界条件及冷媒温度
(2)网格生成 。首先生成 Keypoints, 然后生成 A rea, 再对面划分 M esh。冻 结管 被简化 为节点 。 为提高精度 , 靠近冻结管的单元应小些 , 远距冻结 管的单元应大些 。模型网格划分如图 1所示 。
土壤冻结过程为相变导热过程 , 相变导热问 题又称 S tefan 问题 [ 3] 。 ANSYS 热 分析最强 大的
功能之一就是可以分析相变问题 。 相变问题需要
其求解极其困难 , 至今还没有完善的理论解 。 通 考虑相变潜热 , 即在相变过程吸收或放出的热量 。
常采用的研究方法有半解析法 、数值模拟法 、物理 土体冻结时放出的结冰潜热与土体的未冻含水量
SYS M ain M enu 中的 Solution (求解层 ), 执行 Analysis Type选择瞬态热分析 T ransient单选按钮 , 并选择 Fu ll法求解 。
(2)施加温度约束及载荷 。执行 Apply |In-
(3) 设置输出选项 。 执行 Load Step Opts | Ou tpu t C trls |DB /Results F ile, 选 择 Every subs tep。
- 1. 2
41624. 6
周为绝热边界条件 。
0. 0
136677. 6
表 3 冻结管表面温度
20. 0
166786. 9
冻结时间 (h)
冻结温度 (℃)
0
20
720
- 10
1440
- 20
2160
- 25
2880
- 30
3600- 30源自图 1 有限元网格2. 2 设置求解选项 、施加约束并求解 (1)设置 分析类型 和求解方 法 。 进 入 AN-
(2)绘出热梯度分布云图 。执行 P lot Results |Contour P lot -N odal So lu, 在 Item to be Contoured 左右列表框中分别选 择 F lux ＆ g radient和 T herm a l g rad TGSUM 。图 3为热梯度温度分布结果 。
算公式为
(1)定义 单元类 型及材料 属性 。 进 入 AN-
∫ H = ρcdT
(2)
其中 , H 为焓值 (kJ /m3 );ρ为土体密度 (kg /m3 );c
为土体比热 (kJ /kg ℃);T 为温度 (℃)。
SYS M ain M enu 中的 P rep rocessor (前处理 层 ) , 首先在其下级菜单中定义 E lem ent Type为平面六 节点三角形单元 p lane35, 然后在 M a te ria l P rops菜 单下定义材料的物性参数 , 见表 1和表 2。
模型试验法等 [ 2] 。 由于 物理模型 试验法具 有费 关系为
用高 、耗时长等缺点 , 因此 , 采用计算机进行数值
σn =(w - w u )γsL
(1)
模拟具有非常重要的经济价值和使用价值 。本文
其中 , σn 为土体的结冰 潜热 , kJ /m3;w 为 融土含
收稿日期 :2004-06-04
矿 、水利等一般工业及科学研究 。 该软件可在大 为以后冻结工程的设计提供了有益参考 。
多数计算机及操作系统中运行 , 是唯一一个包括 多物理场分析功能的软件 , 并具有强大的前后处
1 A N SY S 软件分析相变问题的原理
理功能 [ 1] 。 冻结壁温度场是一个相变的 、移动边界的和
有内热源的 、边界条件复杂的不稳定导 热问题 。
表 2 土体的焓值
温度 (℃)
焓值 (kJ /m 3)
itia l C ondition, 施加 初始地 层温度 为 20℃, 执 行 Apply |The rm al |T em perature |On N odes, 施加
- 30. 0
0. 0
冻结管表面的温度载荷 , 如表 3 。 整个模型的四
(安徽建筑工业学院土木工程系 , 合肥 230022)
摘 要 :冻结壁的热学分析是地层冻结法的关键技术理论 , 本文主要介绍了利用 AN SY S有限元软件对冻结壁 温度场分布进行数值模 拟的基本过程 , 包括模型的建立 , 问题的求解及结果分析 , 具有 一定的参考价值 。 关键词 :AN SYS;冻结壁温度场 ;相变问题 ;数值模拟 中图分类号 :TU471. 1 文献标识码 :A 文章编号 :1006-4540(2005)02-034-03
作者简介 :徐士良 (1972 -), 男 , 硕士 , 主要研究方向为岩土工程 。
第 2期 徐士良 :ANSYS在冻结壁温度场分布分析中的运用
35
水量 (%);wu 为冻土中的未冻含水量 (%);γs 为 等重要参数进行合理的分析和简化处理 , 抓住主
融土颗粒干重度 (kg /m3 );L 为水结冰时释放的相 要问题 , 保证模型计算合理 。 本文根据某矿井建
图 2 生成的温度场云图
图 3 生成的热梯度总量云图
3 结束语
(1)用 ANSYS 软件求解出的冻结壁温度场 能较清晰 、直观地反映出冻结壁温度变化的情况 和各点的温度值 , 和实际情况较为吻合 。
(2)AN SYS具有很高的计算精度 , 且用户界 面非常友好 , 能方便地分析复杂的传热学问题 。
参考文献
M ain M enu 中 的 G ene ra l Po stproc (通 用 后处 理
36
安徽建筑工业学院学报 (自然科学版 ) 第 13卷
层 ), 执行 P lot Results |Contour P lo t - Nodal Solu, 在 Item to be C ontoured左 右列表框 中分别 选择 DOF solution 和 T em perature TEM P。 温度场 分布 结果见图 2。
Ab stract:Therm al ana ly sis o f freezing w all is the key technica l theory of artific ial g round freezing m ethod. In th is paper, the num e rical sim u lation procedures o f tem pe ra ture field of freezing w a ll are illustrated by using ANSYS softw are, including the creating geom etry m odel, app ly ing boundary condition and load, solv ing equations and analyzing the resu lts. It has reference va lues fo r the designing and construc tion o f freezing pro ject to som e ex ten.t K ey w ord s:ANSYS;tem perature field of freezing w a ll;phase change p roblem;num e rical sim ulation
变潜热 (334 kJ /kg)。
立数值模型 , 并将冻结温度场简化为平面模型。
ANSYS通过定义材料 随温度的焓值 来反映 在 ANSYS 软件提供的交互式良好界面下求解冻