本例介绍了利用ANSYS进行瞬态热分析的方法和步骤、瞬态热分析时材料模型所包含的内容，以及模型边界条件和初始温度的施加方法。
33.1概述
热分析是计算热应力的基础，热分析分为稳态热分析和瞬态热分析，稳态热分析将在后面两个例子中介绍，本例介绍瞬态热分析。
33.1.1 瞬态热分析的定义
瞬态热分析用于计算系统随时间变化的温度场和其他热参数。一般用瞬态热分析计算温度场，并到温度梯度最大的时间点，将此时间点的温度场作为热载荷来进行应力计算。33.1.2 嚼态热分析的步骤 云颠簸瞬态热分析包括建模、施加载荷和求解、查看结果等几个步骤。
1．建模
瞬态热分析的建模过程与其他分析相似，包括定义单元类型、定义单元实常数、定义材料特性、建立几何模型和划分网格等。
远华案件
注意：瞬态热分析必须定义材料的导热系数、密度和比热。
2.施加载荷和求解
(1)指定分析类型，
Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis，选择 Transient。
(2)获得瞬态热分析的初始条件。
定义均匀的初始温度场：Main Menu→Solution→Define Loads→Settings→Uniform Temp，初始温度仅对第一个子步有效，而用Main Menu→Solution→Define Loads→Apply →Thermal→Temperature命令施加的温度在整个瞬态热分析过程中均不变，应注意二者的区别。
定义非均匀的初始温度场：如果非均匀的初始温度场是已知的，可以用Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Initial Condit'n→Define即IC命令施加。非均匀的初始温度场一般是未知的，此时必须先进行行稳态分析确定该温度场。该稳态分析与一般的稳态分析相同。
注意：要设定载荷（如已知的温度、热对流等），将时间积分关闭，选择Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequenc→Time Integration→Amplitude Decay；设定
只有一个子步，时间很短（如(0.01s)的载荷步， Main Menu→Solution→Load Step Opts →Time/Frequenc→Time→Time Step。
(3)设置载荷步选项。
普通选项包括每一载荷步结束的时间、每一载荷步的子步数、阶跃选项等，选择Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequenc→Time-Time Step.
非线性选项包括：迭代次数（默认25），选择Main Menu→Solution→Load Step Opts →Nonlinear→Equilibrium Iter；打开自动时间步长，选择Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequenc→Time→Time Step：将时间积分打开，选择Main Menu→Solution →Load Step Opts→Time/Frequenc→Time Integration→Amplitude Decay.
输出选项包括：控制打印的输出，选择Main Menu→Solution→Load Step Opts→Output Ctrls→Solu Printout; 结果文件的输出，选择Main Menu→Solution→Load Step Opts →Output Ctrls→DB/Results File.
(4)如果均匀的初始温度场是通过稳态分析施加的，则须删除稳态分析时施加的温度载荷，选择 Main Menu→Solution→Define Loads→Delete→Thermal→Temperature。
昌平二中分校
(5)求解。
杀虎口下载
3.查看结果
可以用POST26或POST1查看结果。
33.2问题描述
图33-1所示为一个温度为500℃的铁块和一个温度为400℃的铜块，突然放入温度为20℃的完全绝热的水箱中。忽略水的流动，试分析1h后铜块和铁块的最高温度，以及铜块和铁块的温度变化情况。
材料热物理性能参数如表33-1所示。
图33-1 水箱示意图
鼻渊散表33-1 材料热物理性能参数
33.3分析步骤
33.3.1改变任务名
拾取菜单Utility Menu→File→Change Jobname，在所弹出对话框的“[/FILNAM]”文本框中输入EXAMPLE33，单击“OK”按钮。 图33-2 改变任务名对话框
33.3.2选择单元类型
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete，弹出如图33-3所示的对话框，单击“Add…”按钮，弹出如图33-4所示的对话框，在左侧列表中选“Thermal Solid”，在右侧列表中选“8node 77”，单击“OK”按钮，返回到如图33-3所示的对话框，单击“Close”按钮关闭对话框。
图33-3 单元类型对话框
图33-4 单元类型库对话框
33.3.3定义村料模型
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models，弹出如图33-5所示的对话框，在右侧列表中依次拾取“Thermal”、“Conductivity”、“Isotropic”，弹出如图33-6所示的对话框，在“KXX”文本框中输入383（导热系数），单击“OK”按钮；再次拾取如图33-5所示对话框中右侧列表的“Specific Heat”项，弹出如图33-7所示的对话框，在“C”文本框中输入390（比热），单击“OK”按钮；再次拾取如图33-5所示对话框中右侧列表的“Density”项，弹出如图33-8所示的对话框，在“DENS”文本框中输入8889（密度），单击“OK”按钮，于是定义好了材料模型1（铜）。
单击如图33-5所示对话框的菜单项Material--New Model，单击弹出的“Define Material TD”对话框中的“OK”按钮，然后重复定义材料模型1时的各步骤，定义材料模型2（铁）的导热系数为70，比热为448，密度为7833。重复定义材料模型2时的各步骤，定义材料模型3（水）的导热系数为2，比热为4185，密度为996。最后关闭如图33-5所示的对话框。
略
图33-5 材料模型对话框
图33-6 定义导热系数对话框
图33-7 定义比热对话框
33.3.4创建矩形面，模拟铜块、铁块和水箱
拾取菜单 Main Menu→Preprocessor→ Modeling→Create→ Areas→Rectangle
→By Dimension，弹出如图33-9所示的对话框，在“X1，X2”文本框中分别输入0，0.6，在“Y1，Y2”文本框中分别输入0，0.5，单击“Apply”按钮，再次弹出如图33-9所示的对话框，在“Xl, X2”文本框中分别输入0.15, 0.225，在“Y1, Y2”文本框中分别输入(0.225，0.27)，单击“Apply”按钮，再次弹出如图33-9所示的对话框，在“Xl，X2”文本框中分别输入0.342，0.42)，在“Y1，Y2”文本框中分别输入0.225，0.27，单击“OK”按钮。
33.3.5显示面号
拾取菜单Utility Menu→PlotCtrls→Numbering，在弹出的"Plot Numbering Controls "对话框中，将Area numbers（面号）打开，单击“OK”按钮。
图33-8 定义密度对话框
图33-9 创建矩形对话框
33.3.6交叠面
拾取菜单 Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Overlap→Areas，弹出拾取窗口，单击“Pick All”按钮。
33.3.7划分单元
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Meshing→MeshTool，弹出如图33-10所示的对话框。选择“Element Attributes”的下拉列表框为“Areas”，单击下拉列表框后面的“Set”按钮，弹出拾取窗口，选择面2，单击拾取窗口中的“OK”按钮，弹出.”Areas Attributes"对话框，选择“MAT”下拉列表框为1，单击“Apply”按钮，再次弹出拾取窗口，选择面3，单击拾取窗口中的“OK”按钮，选择“Areas Attributes”对话框的“MAT”下拉列表框为2，单击“Apply”按钮，再次窗口，择面4，单击拾取窗口中的“OK”按钮，选择“Areas Attributes”对话框的“MAT”下拉列表框为3，单击"OK"按钮。
单击“Size Controls”区域中“Global”后面的“Set”按钮，弹出如图33-11所示的对话框，在“SIZE”文本中输入0.01，单击“OK”按钮；在如图33-10所示对话框的"Mesh"区域，选择单元形状为“Quad”（四边形），选择划分单元的方法为“Mapped”（映射），单击“Mesh”按钮，弹出拾取窗口，拾取面2和面3，单击“OK”按钮。
图33-10 划分单元工具对话框
现代汉语规范词典图33-11 单元尺寸对话框
单击“Size Controls”区域中“Global”后面的“Set”按钮，弹出如图33-11所示的对话框，在" SIZE"文本框中输入0.03，单击“OK”按钮；在如图33-10所示对话框的“Mesh”
区域，选择单元形状为"Quad "（四边形），选择划分单元的方法为“Free”（自由），单击“Mesh”按钮，弹出拾取窗口，拾取面4，单击“OK”按钮，关闭如图33-10所示的对话框。
33.3.8指定分析类型
拾取菜单Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis，在弹出的对话框中选择“Type of Analysis”为“Transient”，单击“OK”按钮，在随后弹出的“Transient Analysis”对话框中，单击“OK”按钮。
以下步骤进行稳态分析，以得到初始温度场。
33.3.9设置时间积分为关闭，进行稳态分析，以得到瞬态分析的初始温度场
拾取菜单 Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequenc→Time Integration →Amplitude Decay，弹出如图33-12所示的对话框，将“TIMINT”关闭，单击“OK”按钮。
图33-12 时间积分控制对话框．
33.3.10确定稳态分析的载荷步时间和吋间步长
拾取菜单Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequenc→Time→Time Step，弹出如图33-13所示的对话框，在“TIME”文本框中输入0.01，在“DELTIM Time step size”文本框中输入0.01，单击“OK”按钮。
图33-13 确定载荷步时间和时间步长对话框
33.3.11施加温度载荷
拾取菜单Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Thermal→Temperature→On Areas，弹出拾取窗口，拾取面2，单击“OK”按钮，弹出如图33-14所示的对话框，在“Lab2”列表中选择“TEMP”，在“VALUE”文本框中输入400，单击“Apply”按钮。再次弹出拾取窗口，拾取面3，单击“OK”按钮，弹出如图33-14所示的对话框，在“VALUE”文本框中输入500，单击“Apply”按钮。再次弹出拾取窗口，拾取面4，单击“OK”按钮，弹出如图33-14所示的对话框，在“VALUE”文本框中输入20，单击"OK“按钮。
33.3.12求解
拾取菜单Main Menu→ Solution→Solve→Current LS，单击“Solve Current Load Step"对话框中的"OK”按钮。
图33-14 在面上施加温度载荷对话框
以下步骤进行瞬态分析。
33.3.13确定瞬态分析的载荷步时间和时间步长
拾取菜单Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequenc→Time→Time Step，
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议