ANSYS稳态和瞬态分析步骤简述
ansys热分析瞬态稳态
2001年10月1日
ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001)
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
第二章 基础知识
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Them-10
Module Objective
目标
本章学习，我们简单介绍热分析的基础知识，以助于大家对 以后的热分析有个大体概念。
Lesson Objectives
KXX
对流系数
W/m2-℃
BTU/sec-ft2-oF
HF
密度
Kg/m3
lbm/ft3
DENS
比热
J/Kg-℃
BTU/lbm-oF
C
焓
J/m3
BTU/ft3
ENTH
表征物体吸收的热量，为一个体系的内能与体系的体积和外界施加于体系的压强的乘积之和
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· 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。
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ansys-热分析-瞬态-稳态
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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
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目录 （续）
Lesson Objectives
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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。
热分析(ansys教程)
1. 对流边界条件：需要提供对流 系数、流体温度和表面传热系数 等信息。
3. 初始条件：确保初始温度等初 始条件设置合理，不会导致求解 过程不稳定。
求解收敛问题
•·
1. 迭代方法：选择合适的迭代方 法，如共轭梯度法、牛顿-拉夫森 法等。
2. 松弛因子调整：根据求解过程， 适时调整松弛因子，以提高求解 收敛速度。
稳态热分析的步骤
建立模型
使用ANSYS的几何建模工具创建分析对象 的几何模型。
后处理
使用ANSYS的后处理功能，查看和分析结 果，如温度云图、等温线等。
网格化
对模型进行网格化，以便进行数值计算。 ANSYS提供了多种网格化工具和选项，可 以根据需要进行选择。
求解
运行求解器以获得温度分布和其他热分析 结果。
电子设备散热分析
研究电子设备在工作状态下的散热性能，提高设备可靠性和 使用寿命。
06 热分析的常见问题与解决 方案
网格划分问题
网格划分是热分析中重要 的一步，如果处理不当， 可能导致求解精度和稳定 性问题。
•·
1. 网格无关性：确保随着 网格数量的增加，解的收 敛性得到改善，且解不再 发生大的变化。
03 稳态热分析
稳态热分析的基本原理
01
稳态热分析是用于确定物体在稳定热载荷作用下的温度分布。在稳态条件下， 物体的温度场不随时间变化，热平衡状态被建立，流入和流出物体的热量相等 。
02
稳态热分析基于能量守恒原理，即流入物体的热量等于流出物体的热量加上物 体内部热量的变化。
03
稳态热分析通常用于研究物体的长期热行为，例如散热器的性能、电子设备的 热设计等。
热分析的基本原理基于能量守恒定律，即物体内部的能量变化应满足能量守恒关系。
ANSYS热分析指南——ANSYS稳态热分析word精品文档59页
ANSYS热分析指南(第三章)第三章稳态热分析3.1稳态传热的定义ANSYS/Multiphysics，ANSYS/Mechanical，ANSYS/FLOTRAN和ANSYS/Professional这些产品支持稳态热分析。
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，进行稳态热分析用于确定初始温度分布。
也可以在所有瞬态效应消失后，将稳态热分析作为瞬态热分析的最后一步进行分析。
稳态热分析可以计算确定由于不随时间变化的热载荷引起的温度、热梯度、热流率、热流密度等参数。
这些热载荷包括：对流辐射热流率热流密度（单位面积热流）热生成率（单位体积热流）固定温度的边界条件稳态热分析可用于材料属性固定不变的线性问题和材料性质随温度变化的非线性问题。
事实上，大多数材料的热性能都随温度变化，因此在通常情况下，热分析都是非线性的。
当然，如果在分析中考虑辐射，则分析也是非线性的。
3.2热分析的单元ANSYS和ANSYS/Professional中大约有40种单元有助于进行稳态分析。
有关单元的详细描述请参考《ANSYS Element Reference》，该手册以单元编号来讲述单元，第一个单元是LINK1。
单元名采用大写，所有的单元都可用于稳态和瞬态热分析。
其中SOLID70单元还具有补偿在恒定速度场下由于传质导致的热流的功能。
这些热分析单元如下：表3-1二维实体单元表3-2三维实体单元表3-3辐射连接单元表3-4传导杆单元表3-5对流连接单元表3-6壳单元表3-7耦合场单元表3-8特殊单元3.3热分析的基本过程ANSYS热分析包含如下三个主要步骤：前处理：建模求解：施加荷载并求解后处理：查看结果以下的内容将讲述如何执行上面的步骤。
首先，对每一步的任务进行总体的介绍，然后通过一个管接处的稳态热分析的实例来引导读者如何按照GUI路径逐步完成一个稳态热分析。
最后，本章提供了该实例等效的命令流文件。
Ansys动力学瞬态动力的分析
将结果以图表或报告的形式输出，便于分析和评 估。
05 案例分析
案例一：桥梁的瞬态动力分析
总结词
复杂结构模型，高精度模拟，长 期稳定性
详细描述
使用ANSYS动力学瞬态分析对大 型桥梁进行模拟，考虑风载、车 流等动态因素，评估桥梁在不同 频率下的振动响应和稳定性。
案例二：汽车碰撞的瞬态动力分析
根据实际系统建立数学模型，包括确定系统的自由度和约束条件， 以及选择合适的单元类型和材料属性。
加载和求解
根据问题的实际情况，施加适当的边界条件和载荷，然后使用 ANSYS等有限元分析软件进行求解。
结果后处理
对求解结果进行后处理，包括查看位移、应力、应变等输出结果， 并进行必要的分析和评估。
瞬态动力学的应用场景
瞬态动力学是研究系统在随时间变化的载荷作用下的动力响应，其基本原理基于牛 顿第二定律和弹性力学的基本方程。
瞬态动力学考虑了时间的因素，因此需要考虑系统的初始条件和边界条件，以及载 荷随时间的变化。
瞬态动力学中，系统的响应不仅与当前时刻的载荷有关，还与之前的载荷历史有关。
瞬态动力学的分析步骤
建立模型
求解设置
选择求解器
01
根据模型特点选择合适的求解器，如直接求解器或迭代求解器。
设置求解参数
02
设置合适的求解参数，如时间步长、积分器等。
开始求解
03
启动求解过程，ANSYS将计算并输出结果。
结果后处理
查看结果
在后处理模块中查看计算结果，如位移、应力、 应变等。
分析结果
对结果进行分析，判断结构的响应和性能。
06 结论与展望
瞬态动力学的未来发展方向
更加精确的模型
(完整版)ansys动力学瞬态分析详解
非零速度是通过对结构中需指定速度的部分加上小时间间隔上的小位移来实现的。比如如果 =0.25，可以通过在时间间隔0.004内加上0.001的位移来实现，命令流如下：
...
TIMINT,OFF! Time integration effects off
注─如果并不想包括任何非线性，应当考虑使用另外两种方法中的一种。这是因为完全法是三种方法中开销最大的一种。
完全法的优点是：
·容易使用，不必关心选择主自由度或振型。
·允许各种类型的非线性特性。
·采用完整矩阵，不涉及质量矩阵近似。
·在一次分析就能得到所有的位移和应力。
·允许施加所有类型的载荷：节点力、外加的（非零）位移（不建议采用）和单元载荷（压力和温度），还允许通过TABLE数组参数指定表边界条件。
·唯一允许的非线性是简单的点—点接触（间隙条件）。
§3.4 完全法瞬态动力学分析
首先，讲述完全法瞬态动力学分析过程，然后分别介绍模态叠加法和缩减法与完全法不相同的计算步骤。完全法瞬态动力分析（在ANSYS/Multiphsics、ANSYS/Mechauioal及ANSYS/Structural中可用）由以下步骤组成：
D,ALL,UY,.001! Small UY displ. (assuming Y-direction velocity)
TIME,.004! Initial velocity = 0.001/0.004 = 0.25
LSWRITE! Write load data to load step file (Jobname.S01)
对于完全法瞬态动力学分析，注意下面两点：
ANSYS热分析指南——ANSYS稳态热分析word资料34页
ANSYS热分析指南(第三章)第三章稳态热分析3.1稳态传热的定义ANSYS/Multiphysics，ANSYS/Mechanical，ANSYS/FLOTRAN和ANSYS/Professional这些产品支持稳态热分析。
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，进行稳态热分析用于确定初始温度分布。
也可以在所有瞬态效应消失后，将稳态热分析作为瞬态热分析的最后一步进行分析。
稳态热分析可以计算确定由于不随时间变化的热载荷引起的温度、热梯度、热流率、热流密度等参数。
这些热载荷包括：对流辐射热流率热流密度（单位面积热流）热生成率（单位体积热流）固定温度的边界条件稳态热分析可用于材料属性固定不变的线性问题和材料性质随温度变化的非线性问题。
事实上，大多数材料的热性能都随温度变化，因此在通常情况下，热分析都是非线性的。
当然，如果在分析中考虑辐射，则分析也是非线性的。
3.2热分析的单元ANSYS和ANSYS/Professional中大约有40种单元有助于进行稳态分析。
有关单元的详细描述请参考《ANSYS Element Reference》，该手册以单元编号来讲述单元，第一个单元是LINK1。
单元名采用大写，所有的单元都可用于稳态和瞬态热分析。
其中SOLID70单元还具有补偿在恒定速度场下由于传质导致的热流的功能。
这些热分析单元如下：表3-1二维实体单元表3-2三维实体单元表3-3辐射连接单元表3-4传导杆单元表3-5对流连接单元表3-6壳单元表3-7耦合场单元表3-8特殊单元3.3热分析的基本过程ANSYS热分析包含如下三个主要步骤：前处理：建模求解：施加荷载并求解后处理：查看结果以下的内容将讲述如何执行上面的步骤。
首先，对每一步的任务进行总体的介绍，然后通过一个管接处的稳态热分析的实例来引导读者如何按照GUI路径逐步完成一个稳态热分析。
最后，本章提供了该实例等效的命令流文件。
ANSYS瞬态热分析.
西南交通大学材料学院
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• ANSYS热分析步骤 • ANSYS稳态热分析过程 • ANSYS瞬态热分析
学习内容
1、瞬态传热分析的定义 2、瞬态热分析的单元及命令 3、ANSYS瞬态热分析的主要步骤 4、建模 5、加载求解 6、后处理 7、相变问题 练习 瞬态热分析中使用的单元与稳态热分析相同。
②、非线性选项 • 自动时间步长：本选项为 ON时，在求解过程中将自动调整时 间步长。 Command: AUTOTS GUI: Main Menu> Solution>-Load Step Opts-> Time/Frequenc > Time and Substps
瞬态热分析步骤二：加载求解
②、非线性选项 • 时间积分效果：如果将此选项设定为OFF，将进行稳态热分析。 Command: TIMINT GUI: Main Menu> Solution>-Load Step Opts-> Time/Frequenc > Time Integration
瞬态热分析步骤二：加载求解
b、获得瞬态热分析的初始条件 ①、定义均匀温度场 如果已知模型的起始温度是均匀的，可设定所有节点初始温度 Command: TUNIF GUI: Main Menu> Solution>-Loads->Settings>Uniform Temp
瞬态热分析步骤二：加载求解
·写入载荷步文件： Command: LSWRITE GUI: Main Menu> Preprocessor>Loads>Write LS File 或先求解： Command: SOLVE GUI: Main Menu> Solution>Solve>Current LS 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。
ANSYS稳态和瞬态分析步骤简述
+ qANSYS 稳态和瞬态热模拟基本步骤基于 ANSYS 9.0一、 稳态分析从温度场是否是时间的函数即是否随时间变化上，热分析包括稳态和瞬态 热分析。
其中，稳态指的是系统的温度场不随时间变化，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 流入生成流出 - q =0在稳态分析中，任一节点的温度不随时间变化。
基本步骤：（为简单起见，按照软件的菜单逐级介绍） 1、选择分析类型点击 Preferences 菜单，出现对话框 1。
（3- 1）对话框 1我们主要针对的是热分析的模拟，所以选择 Thermal 。
这样做的目的是为了 使后面的菜单中只有热分析相关的选项。
2、定义单元类型GUI ：Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 出现对话框 2对话框 2点击Add,出现对话框3对话框3在ANSYS中能够用来热分析的单元大约有40种，根据所建立的模型选择合适的热分析单元。
对于三维模型，多选择SLOID87：六节点四面体单元。
3、选择温度单位默认一般都是国际单位制，温度为开尔文（K）。
如要改为℃，如下操作GUI：Preprocessor>Material Props>Temperature Units选择需要的温度单位。
4、定义材料属性对于稳态分析，一般只需要定义导热系数，他可以是恒定的，也可以随温度变化。
GUI:Preprocessor>Material Props>Material Models出现对话框4对话框4一般热分析，材料的热导率都是各向同性的，热导率设定如对话框5.对话框5若要设定材料的热导率随温度变化，主要针对半导体材料。
则需要点击对话框5中的Add Temperature选项，设置不同温度点对应的热导率，当然温度点越多，模拟结果越准确。
设置完毕后，可以点击Graph按钮，软件会生成热导率随温度变化的曲线。
ansys动力学瞬态分析详解
§3.1瞬态动力学分析的定义瞬态动力学分析（亦称时间历程分析）是用于确定承受任意的随时间变化载荷结构的动力学响应的一种方法。
可以用瞬态动力学分析确定结构在稳态载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作用下的随时间变化的位移、应变、应力及力。
载荷和时间的相关性使得惯性力和阻尼作用比较重要。
如果惯性力和阻尼作用不重要，就可以用静力学分析代替瞬态分析。
瞬态动力学的基本运动方程是：其中：[M] =质量矩阵[C] =阻尼矩阵[K] =刚度矩阵{}=节点加速度向量{}=节点速度向量{u} =节点位移向量在任意给定的时间，这些方程可看作是一系列考虑了惯性力（[M]{}）和阻尼力（[C]{}）的静力学平衡方程。
ANSYS程序使用Newmark时间积分方法在离散的时间点上求解这些方程。
两个连续时间点间的时间增量称为积分时间步长（integration time step）。
§3.2学习瞬态动力学的预备工作瞬态动力学分析比静力学分析更复杂，因为按“工程”时间计算，瞬态动力学分析通常要占用更多的计算机资源和更多的人力。
可以先做一些预备工作以理解问题的物理意义，从而节省大量资源。
例如，可以做以下预备工作：1.首先分析一个较简单模型。
创建梁、质量体和弹簧组成的模型，以最小的代价深入的理解动力学认识，简单模型更有利于全面了解所有的动力学响应所需要的。
2.如果分析包括非线性特性，建议首先利用静力学分析掌握非线性特性对结构响应的影响规律。
在某些场合，动力学分析中是没必要包括非线性特性的。
3.掌握结构动力学特性。
通过做模态分析计算结构的固有频率和振型，了解这些模态被激活时结构的响应状态。
同时，固有频率对计算正确的积分时间步长十分有用。
4.对于非线性问题，考虑将模型的线性部分子结构化以降低分析代价。
<<高级技术分指南>>中将讲述子结构。
§3.3三种求解方法瞬态动力学分析可采用三种方法：完全（Full）法、缩减（Reduced）法及模态叠加法。
ansys动力学瞬态分析详解
§3.1瞬态动力学分析的定义瞬态动力学分析（亦称时间历程分析）是用于确定承受任意的随时间变化载荷结构的动力学响应的一种方法。
可以用瞬态动力学分析确定结构在稳态载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作用下的随时间变化的位移、应变、应力及力。
载荷和时间的相关性使得惯性力和阻尼作用比较重要。
如果惯性力和阻尼作用不重要，就可以用静力学分析代替瞬态分析。
瞬态动力学的基本运动方程是：其中：[M] =质量矩阵[C] =阻尼矩阵[K] =刚度矩阵{}=节点加速度向量{}=节点速度向量{u} =节点位移向量在任意给定的时间，这些方程可看作是一系列考虑了惯性力（[M]{}）和阻尼力（[C]{}）的静力学平衡方程。
ANSYS程序使用Newmark时间积分方法在离散的时间点上求解这些方程。
两个连续时间点间的时间增量称为积分时间步长（integration time step）。
§3.2学习瞬态动力学的预备工作瞬态动力学分析比静力学分析更复杂，因为按“工程”时间计算，瞬态动力学分析通常要占用更多的计算机资源和更多的人力。
可以先做一些预备工作以理解问题的物理意义，从而节省大量资源。
例如，可以做以下预备工作：1.首先分析一个较简单模型。
创建梁、质量体和弹簧组成的模型，以最小的代价深入的理解动力学认识，简单模型更有利于全面了解所有的动力学响应所需要的。
2.如果分析包括非线性特性，建议首先利用静力学分析掌握非线性特性对结构响应的影响规律。
在某些场合，动力学分析中是没必要包括非线性特性的。
3.掌握结构动力学特性。
通过做模态分析计算结构的固有频率和振型，了解这些模态被激活时结构的响应状态。
同时，固有频率对计算正确的积分时间步长十分有用。
4.对于非线性问题，考虑将模型的线性部分子结构化以降低分析代价。
<<高级技术分指南>>中将讲述子结构。
§3.3三种求解方法瞬态动力学分析可采用三种方法：完全（Full）法、缩减（Reduced）法及模态叠加法。
ansys动力学瞬态分析详解
§瞬态动力学分析的定义瞬态动力学分析（亦称时间历程分析）是用于确定承受任意的随时间变化载荷结构的动力学响应的一种方法。
可以用瞬态动力学分析确定结构在稳态载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作用下的随时间变化的位移、应变、应力及力。
载荷和时间的相关性使得惯性力和阻尼作用比较重要。
如果惯性力和阻尼作用不重要，就可以用静力学分析代替瞬态分析。
瞬态动力学的基本运动方程是：其中：[M]=质量矩阵[C]=阻尼矩阵[K]=刚度矩阵{}=节点加速度向量{}=节点速度向量…{u}=节点位移向量在任意给定的时间，这些方程可看作是一系列考虑了惯性力（[M]{}）和阻尼力（[C]{}）的静力学平衡方程。
ANSYS程序使用Newmark时间积分方法在离散的时间点上求解这些方程。
两个连续时间点间的时间增量称为积分时间步长（integration time step）。
§学习瞬态动力学的预备工作瞬态动力学分析比静力学分析更复杂，因为按“工程”时间计算，瞬态动力学分析通常要占用更多的计算机资源和更多的人力。
可以先做一些预备工作以理解问题的物理意义，从而节省大量资源。
例如，可以做以下预备工作：1.首先分析一个较简单模型。
创建梁、质量体和弹簧组成的模型，以最小的代价深入的理解动力学认识，简单模型更有利于全面了解所有的动力学响应所需要的。
2.如果分析包括非线性特性，建议首先利用静力学分析掌握非线性特性对结构响应的影响规律。
在某些场合，动力学分析中是没必要包括非线性特性的。
3.掌握结构动力学特性。
通过做模态分析计算结构的固有频率和振型，了解这些模态被激活时结构的响应状态。
同时，固有频率对计算正确的积分时间步长十分有用。
4.对于非线性问题，考虑将模型的线性部分子结构化以降低分析代价。
<<高级技术分指南>>中将讲述子结构。
§三种求解方法瞬态动力学分析可采用三种方法：完全（Full）法、缩减（Reduced）法及模态叠加法。
ANSYS热分析指南——ANSYS稳态热分析word精品文档59页
ANSYS热分析指南(第三章)第三章稳态热分析3.1稳态传热的定义ANSYS/Multiphysics，ANSYS/Mechanical，ANSYS/FLOTRAN和ANSYS/Professional这些产品支持稳态热分析。
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，进行稳态热分析用于确定初始温度分布。
也可以在所有瞬态效应消失后，将稳态热分析作为瞬态热分析的最后一步进行分析。
稳态热分析可以计算确定由于不随时间变化的热载荷引起的温度、热梯度、热流率、热流密度等参数。
这些热载荷包括：对流辐射热流率热流密度（单位面积热流）热生成率（单位体积热流）固定温度的边界条件稳态热分析可用于材料属性固定不变的线性问题和材料性质随温度变化的非线性问题。
事实上，大多数材料的热性能都随温度变化，因此在通常情况下，热分析都是非线性的。
当然，如果在分析中考虑辐射，则分析也是非线性的。
3.2热分析的单元ANSYS和ANSYS/Professional中大约有40种单元有助于进行稳态分析。
有关单元的详细描述请参考《ANSYS Element Reference》，该手册以单元编号来讲述单元，第一个单元是LINK1。
单元名采用大写，所有的单元都可用于稳态和瞬态热分析。
其中SOLID70单元还具有补偿在恒定速度场下由于传质导致的热流的功能。
这些热分析单元如下：表3-1二维实体单元表3-2三维实体单元表3-3辐射连接单元表3-4传导杆单元表3-5对流连接单元表3-6壳单元表3-7耦合场单元表3-8特殊单元3.3热分析的基本过程ANSYS热分析包含如下三个主要步骤：前处理：建模求解：施加荷载并求解后处理：查看结果以下的内容将讲述如何执行上面的步骤。
首先，对每一步的任务进行总体的介绍，然后通过一个管接处的稳态热分析的实例来引导读者如何按照GUI路径逐步完成一个稳态热分析。
最后，本章提供了该实例等效的命令流文件。
ANSYS稳态和瞬态分析步骤简述
ANSYS稳态和瞬态分析步骤简述稳态和瞬态分析是工程领域中常用的计算分析方法，用于对系统的运行状态和响应进行评估和优化。
本文将简述ANSYS软件中稳态和瞬态分析的步骤。
稳态分析通常用于评估系统在稳定运行情况下的性能。
稳态分析步骤主要包括几何创建、材料定义、加载和边界条件设定、求解和结果分析。
1.几何创建：稳态分析的第一步是通过ANSYS中的CAD工具创建系统的几何模型。
可以使用ANSYS自带的几何建模工具或导入外部CAD文件。
根据具体问题的要求，可以创建二维或三维模型。
2.材料定义：在稳态分析中，需要确定系统中各个组件的材料特性。
可以从ANSYS软件的材料库中选择标准材料，也可以自定义材料特性。
对于复杂材料特性的模拟，可以使用ANSYS中的材料建模工具进行进一步定义。
3.加载和边界条件设定：在进行稳态分析前，需要确定系统的加载和边界条件。
加载可以是体力加载（如重力、力、压力等）或表面力加载（如热通量、表面摩擦等）。
边界条件设定包括约束和支撑条件，如固定支座、滑动支座等。
4.求解：稳态分析中，需要对系统的方程进行求解，得到系统在稳态运行状态下的响应。
ANSYS中使用有限元法进行求解，将系统离散为有限个单元，并对每个单元进行数学建模，建立线性方程组。
然后采用迭代算法求解方程组，得到系统的稳态响应。
5.结果分析：稳态分析完成后，可以对求解结果进行分析和评估。
ANSYS提供了丰富的结果展示和分析工具，可以对应力、位移、应变等进行可视化展示，也可以进行数据提取和报表输出。
瞬态分析通常用于评估系统在动态或瞬时加载下的响应。
瞬态分析步骤与稳态分析类似，但在加载和求解方面略有不同。
1.几何创建：瞬态分析的几何创建步骤与稳态分析相同。
2.材料定义：瞬态分析时，需要对系统的材料特性进行定义，与稳态分析相同。
3.加载和边界条件设定：在瞬态分析中，加载可以是冲击、脉冲或周期性加载等。
边界条件设定与稳态分析类似。
4.求解：瞬态分析中，需要对系统的动态方程进行求解。
ANSYS导体热生成计算——稳态温度场和瞬态温度场
ANSYS 导体热生成计算——稳态温度场和瞬态温度场APDL 命令流含注释目录简介： (1)附件1 稳态温度场APDL 命令流 (2)附件2 瞬态温度场APDL 命令流 (5)简介：导热热生成计算，分为稳态温度场和瞬态温度场计算。
稳态温度场就是无限长时间后导体的温度场分布，瞬态温度场则可以模拟通电后的温度变化。
ANSYS 施加的载荷的是生热率载荷。
MNMX XYZ 5082.138315.0511********.918013.821246.724479.727712.6附件1 稳态温度场APDL命令流!注1：本例温度单位为℃，其余物理量采取国际单位制。
!注2：导热系数、比热等物性参数是假定的，请根据实际情况更改! ***************环境设置************************finish/clear/filn,Heat_generation/title,!基本参数h1=160e-3 !导体块体长，本例为块体X轴方向尺寸h2=100e-3 !导体块体宽，本例为块体Z轴方向尺寸h3=100e-3 !导体块体高，本例为块体Y轴方向尺寸d1=5e-3 !PC壳体厚度temp_1=0 !第一个温度点温度temp_2=50 !第二个温度点温度temp_3=100 !第三个温度点温度kxx_1_1=0.5 !导体块体在第一个温度点的导热系数kxx_1_2=0.6 !导体块体在第二个温度点的导热系数kxx_1_3=0.7 !导体块体在第三个温度点的导热系数kxx_2_1=0.21 !PC壳体在第一个温度点的导热系数kxx_2_2=0.22 !PC壳体在第二个温度点的导热系数kxx_2_3=0.23 !PC壳体在第三个温度点的导热系数C_1_1=4e3 !导体块体在第一个温度点的比热容C_1_2=4e3 !导体块体在第二个温度点的比热容C_1_3=4e3 !导体块体在第三个温度点的比热容C_2_1=1.2e3 !PC壳体在第一个温度点的比热容C_2_2=1.2e3 !PC壳体在第二个温度点的比热容C_2_3=1.2e3 !PC壳体在第三个温度点的比热容U=36 !电压伏R=60e-3 !电阻欧姆e_size=10e-3 !单元边长，此变量可以调整模型规模temp_air=20 !空气温度conv_air=25 !空气自然对流换热系数!导出参数h4=h1+2*d1 !PC壳体外部尺寸,长h5=h2+2*d1 !PC壳体外部尺寸,宽h6=h3+2*d1 !PC壳体外部尺寸,高QR=U**2/R/(h1*h2*h3) !热生成率!****************前处理*************************** /prep7et,1,70 ! 定义1号单元类型tref,20 !基准温度mptemp,1,temp_1,temp_2,temp_3 !一个温度序列mpdata,Kxx,1,1,kxx_1_1,kxx_1_2,kxx_1_3 mpdata,C,1,1,C_1_1,C_1_2,C_1_3mpdata,Kxx,2,1,kxx_2_1,kxx_2_2,kxx_2_3 mpdata,C,2,1,C_2_1,C_2_2,C_2_3!*******************建模************************** block,-h4/2,h4/2,-h6/2,h6/2,0,-h5/2wpoff,,,-h2/2vsbw,allwpcsys,-1,0wprota,,,90wpoff,,,h1/2vsbw,allwpcsys,-1,0wprota,,,90wpoff,,,-h1/2vsbw,allwpcsys,-1,0wprota,,90wpoff,,,h3/2vsbw,allwpcsys,-1,0wprota,,90wpoff,,,-h3/2vsbw,allwpcsys,-1,0nummrg,allnumcmp,all!*******************分网************************** vsel,s,,,18vatt,1allsel,allvsel,u,,,18vatt,2allsel,alllesize,all,e_size !设定单元尺寸vsweep,14vsweep,2vsweep,10vsweep,5vsweep,6vsweep,1vsweep,18vsweep,13vsweep,12vsweep,11vsweep,17vsweep,7vsweep,3vsweep,15vsweep,8vsweep,9vsweep,16vsweep,4!*******************边界条件************************** asel,s,loc,x,-h4/2 !选择PC壳体外壁asel,a,loc,x,h4/2asel,a,loc,y,-h6/2asel,a,loc,y,h6/2asel,a,loc,z,-h5/2sfa,all,,conv,conv_air,temp_airallsel,allvsel,s,mat,,1bfv,all,hgen,QRallsel,all!*******************求解**************************/soluANTYPE,STATIC !稳态热分析solve附件2 瞬态温度场APDL命令流!注1：本例温度单位为℃，其余物理量采取国际单位制。
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
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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
ANSYS培训教程：瞬态动力学分析的基本步骤
ANSYS培训教程：瞬态动力学分析的基本步骤用不同的瞬态动力学方法进行分析时，进行瞬态动力学分析的过程不尽相同。
下面我们首先描述如何用完全法进行瞬态动力学分析的基本步骤，然后在列出用缩减法和模态叠加法时的不同地方。
完全法瞬态动力学分析过程由三个主要步骤组成：1．建模2．加载及求解3．结果后处理模型的建立建模过程和其它类型的分析类似，但应注意以下几点：1．可以用线性和非线性单元。
2．必须指定弹性模量EX(或某种形式的刚度)和密度DENS(或某种形式的质量)，材料特性可以是线性的或非线性的，各向同性的或各向异性的，恒定的或和温度有关的。
在划分网格时需要记住以下几点：1. 有限元网格需要足够精度以求解所关心的高阶模态；2. 感兴趣的应力应变区域的网格密度要比只关系位移的区域相对加密一些；3．如果想包含非线性，网格应当细到能够扑捉到非线性效果。
例如，对于塑性分析来说，它要求在较大塑性变形梯度的平面内有一定的积分点密度，所以网格必须加密；4．如果对波传播效果感兴趣，网格应当细到足以解算出波。
基本准则是沿波的传播方向每一波长至少有20个单元。
加载并求解在这一步中，要定义分析类型及选项，加载，指定载荷步选项，并开始有限元求解。
具体步骤如下：1．进ANSYS求解器命令：/SOLUGUI：Main Menu | Solution2．指定分析类型和分析选项（1）指定分析类型(ANTYPE)选择开始一个新的分析。
如果已经完成了静力学预应力或完全法瞬态动力学分析并准备对时间历程进行延伸，或者想重新启动一次失败的非线性分析，则可用Restart。
(Restart要求初始求解过程中生成的文件Jobname.EMAT，Jobname.ESAV及Jobname.DB存在。
新得到的解结果将被附加在初始结果文件Jobname.RST中)。
从弹出的对话框中选择瞬态动力学分析(Transient)，并指定位完全法(Full)。
对于质量阵形成方法(Mass Matrix Formulation)建议在大多数分析应用中采用缺省的质量阵形成方式。
FEA-11-ANSYS瞬态分析
响应特征值 表示最近载荷步求解的系统特征值:
DT K DT r T DT C DT
T
其中 {DT} 是温度向量 {T} 在最后时间步中的变化。 它代表了系统的热能传递和热能存储。它是无量纲的 时间并可以看作系统矩阵的付立叶数。注意上式中是 否由非线性 [KT] 代替了[K] 。
K Dt Fo r c( Dx )2
其中 r 和 c 是平均的密度和比热。
时间步大小说明 (续)
如果Bi < 1: 可以将Fourier数设为常数并求解 D t来预测时间步长:
Dt b
r c(Dx)2
K
b
(Dx)2
a
, where 0.1 b 0.5 and a
K rc
项 a 表示热耗散。比较大的a 数值表示材料容易导热而不容易储存热能。
打开/关闭时间积分效果
稳态分析可以迅速的变为瞬态分析，只要简单的在后续载荷 步中将时间积分效果打开。
同样，瞬态分析可以变成稳态分析，只要简单的在后续载荷步中 将时间积分效果关闭。
结论: 从求解方法来说，瞬态分析和稳态分析的差别就在于时间
积分。
ANTYPE,TRANS + TIMINT,OFF ANTYPE,STATIC ANTYPE,STATIC + TIMINT,ON ANTYPE,TRANS
时间步大小说明 (续)
在瞬态热分析中大致估计初始时间步长，可以使用Biot 和Fourier数。 Biot 数 是无量纲的对流和传导热阻的比 率: h Dx
Bi
K
其中 D x是名义单元宽度, h是平均对流换热系数，K 是 平均导热系数。Fourier 数 是无量纲的时间(Dt/t ) , 对于 宽度为D x 的单元它量化了热传导与热存储的相对比率:
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ANSYS 稳态和瞬态热模拟基本步骤基于ANSYS 9.0一、 稳态分析从温度场是否是时间的函数即是否随时间变化上，热分析包括稳态和瞬态热分析。
其中，稳态指的是系统的温度场不随时间变化，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：=0q q q +-流入生成流出在稳态分析中，任一节点的温度不随时间变化。
基本步骤：（为简单起见，按照软件的菜单逐级介绍）1、 选择分析类型点击Preferences 菜单，出现对话框1。
对话框1我们主要针对的是热分析的模拟，所以选择Thermal 。
这样做的目的是为了使后面的菜单中只有热分析相关的选项。
2、 定义单元类型GUI ：Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 出现对话框2对话框2（3-1）点击Add,出现对话框3对话框3在ANSYS中能够用来热分析的单元大约有40种，根据所建立的模型选择合适的热分析单元。
对于三维模型，多选择SLOID87：六节点四面体单元。
3、选择温度单位默认一般都是国际单位制，温度为开尔文（K）。
如要改为℃，如下操作GUI：Preprocessor>Material Props>Temperature Units选择需要的温度单位。
4、定义材料属性对于稳态分析，一般只需要定义导热系数，他可以是恒定的，也可以随温度变化。
GUI: Preprocessor>Material Props> Material Models 出现对话框4对话框4一般热分析，材料的热导率都是各向同性的，热导率设定如对话框5.对话框5若要设定材料的热导率随温度变化，主要针对半导体材料。
则需要点击对话框5中的Add Temperature选项，设置不同温度点对应的热导率，当然温度点越多，模拟结果越准确。
设置完毕后，可以点击Graph按钮，软件会生成热导率随温度变化的曲线。
对话框5中，Material菜单，New Model选项，添加多种材料的热参数。
5、创建几何模型GUI：Preprocessor>Modeling>Create根据热模型，创建几何模型。
对于复杂的几何模型，可能要用到加、减、并、交等布尔运算，可参考相关资料。
其中很重要而容易被忽视的一个操作就是粘结（Glue），用于不同图元之间，只在公共边界处相关的搭接，以保证热量在不同结构层间的传递。
GUI：Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Glue建模过程中同样可以对图元进行复制、移动、删除等命令。
其中需要注意的是删除一个面或者体的时候，为了使删除的彻底要用Preprocessor>Modeling>Delete>V olume and Below 这条命令，否则只能删除掉体，删除不了组成体的面以及线。
6、分配材料属性以及网格划分之所以把这两个步骤放到一起，是因为ANSYS提供了一个方便的网格划分工具条可以快捷的完成这两步操作。
GUI：Preprocessor>Meshing>MeshTool 调出工具条对话框6（1）、分配材料属性在前面的第4步中，我们定义了材料的属性，但是并没有分配给模型中的各层材料。
在对话框6中，在单元属性的下拉列表框中选择V olumes，然后点击Set，出现选择体的对话框7。
对话框7移动鼠标选择要赋予属性的体，点击对话框中的OK按钮，出现赋予材料属性的对话框8。
在对话框8中的Material number项后选择与所选材料对应的材料序号。
同对话框 6 样的方法，将所有定义好的材料属性赋予模型中对应的各层材料。
对话框8（2）划分网格网格有两种划分方式：自由网格划分和映射网格划分。
自由网格划分对实体没有特殊的要求；自由体网格一般为四面体单元，这也就限制了第2步操作中的单元类型的选择；无法控制内部节点。
映射网格划分要求面或体是规则的形状；体网格只包含六面体单元；可以很好的控制内部节点的位置。
对于初学者，大都采用自由网格划分，映射网格可能需要更多的经验。
在网格划分工具条Mesh后的下拉列表选择要划分的几何类型；shape项选择Tet(四面体)或者Hex（六面体）；选择Free（自由网格）；然后点击Mesh，即开始网格划分。
7、设定分析类型菜单命令：Solution>Analysis Type>New Analysis,选择Steady-state。
8、设置初始条件以及载荷执行菜单命令：Solution>Define Loads>Apply>Thermal，下一级菜单中就包含了热分析相关的温度、热流密度、对流换热系数、生热率、辐射率等参数的设置。
其中，对流换热系数的设置对话框9。
在coefficient项填写对流换热系数，在Bulk temperature项填写流体（空气或者水）的温度。
对话框99、稳态求解GUI：Solution>Current LS10、后处理（1）、查看温度分布图。
GUI: General Postprocess>Plot Results>Nodal Solu，选择DOF Solution对应的Temperature TEMP,得到温度场分布图。
非均匀温度分布图：有些情况下，需要将某一温度范围（如350~380K）内的温度值细化，以使温度分布图中的这一温度范围的颜色层次更明显。
这时候需要进行非均匀温度设置。
方法是点击ANSYS上方菜单中的PlotCtros选项，下拉列表中选择Style，接着依次选择Contours>Non-Uniform Contours，出现对话框10，在对话框10中将350~380的数值细化后填入对话框，点击Replot。
对话框10（2）、查看保存节点数据。
GUI：General Postprocess>List Results>Sorted Listing>Sort Nodes,出现对话框11。
对话框11在对话框11中的List sorted nodes for后的下拉列表中选择Results/Coords。
将出现两个数据文件，一是节点温度数据，一是节点坐标数据。
将这两个文件保存，以便进一步分析。
二、瞬态热分析温度场随时间发生变化的传热过程称为非稳态传热。
实际生产生活中，绝大部分的传热过程都是非稳态传热，稳态传热只是一个近似的假定。
对于非周期性传热过程，物体的温度不断升高和降低，并在经历相当长的时间后逐渐趋于平衡（不再改变），这类传热过程即为瞬态传热。
瞬态传热的分析步骤和稳态大体相似，下面在稳态分析的基础上将瞬态分析需要在那几个步骤上做一些额外的设置简单介绍下。
1、对应稳态分析的第4步：定义材料属性，对于瞬态分析必须要定义材料的密度和比热容。
2、对应稳态分析的第7步：设定分析类型菜单命令：Solution>Analysis Type>New Analysis，瞬态分析选择Transient。
3、较多的不同主要体现在第8步，设置初始条件以及载荷。
首先，瞬态分析过程，一般都要给予一个初始状态，对于热分析通常是要给整个模型施加一个初始温度场，设置命令为：Solution>Define Loads>Settings>Uniform Temp，在出现的对话框中填写初始温度，如300K。
其次，施加载荷的不同，瞬态分析的载荷都是与时间相关的。
下面以施加随时间变化的生热率为例介绍瞬态载荷的施加过程。
GUI：Solution>Define Loads>Apply>Thermal>Heat Generate>On V olumes,然后选择要施加载荷的体，出现施加生热率的对话框12.对话框12在对话框12中，Apply HGEN on volume后的下拉菜单中选择New table,接着在弹出的对话框中输入新建表格的名称，将出现表格设置对话框13。
在对话框13中，I,J,K分别代表数值的维数，I为行，J为列。
K一般用不着，设为0。
取I=4、J=1、K=0，I变量命名为TIME，J变量命名为HGEN，点击OK，出现新建的列表14。
表14实际是5行2列，其中第0列是时间值，第0行是载荷编号。
表中设置为0-1秒时间内生热率数值为1000,1-2秒生热率数值为0，因为要求第0列和第0行数据都是递增的，所以第四行中的时间值填写的是1.000…1。
设置完毕后，File>Apply/Quit。
对话框13列表144、瞬态分析要比稳态分析多一些必须的设置。
菜单命令为：Solution>Load Step Opts在下一级菜单Output Ctrls>DB/Results File中，选择将Every substep 的结果都记录下来，以便分析每一时间载荷步的数据结果。
下一级菜单Time/Frequence>Time-Time Step对话框15中，Time at end of load step后填写施加载荷的时间长度。
Time step size中选择时间步长，例如把2秒的时间分成10等份，时间步长就是0.2秒。
时间步长越小，载荷步越多，计算精度越高，同时所需的时间也越长。
如果载荷在载荷步中是恒定的，就设为阶跃载荷（Stepped）,如果载荷随时间线性变化就设为渐进载荷（Ramped）。
自动时间步长根据需要选择打开或者关闭，其中最小时间步长应小于前面设置的时间步长。
瞬态分析中，必须打开时间积分效果，菜单Time/Frequence>Time Integration>Amplitude Decay，在出现的对话框中ON前面打对钩。
对话框155、后处理的不同，对于瞬态分析，需要用POST1和POST26两种方式进行结果处理。
其中POST1用于对整个模型在某一载荷步（时间点）的结果进行后处理，POST26用于对模型中特定点在所有载荷步（整个瞬态传热过程）的结果进行后处理。
查看不同时间点的结果，命令为：General Postprocess>Read Results>By Time/Freq,在出现的对话框中填写想要查看的时间点，点击OK。
查看特定点的结果，需要POST26处理器。
下面以查看峰值温度点在整个瞬态加热过程中的变化为例来说明。
选择TimeHist Postpro，进入POST26后处理器，对话框16。
在对话框16中，点击左上角按钮，出现对话框17，在对话框17中选择温度，然后命名变量名为“结温”。
选择OK后，出现选择节点对话框，在对话框中填写结温所在节点的节点序号（这个需要在温度分布数据中查看最高温度对应的节点号）。