ANSYS热分析指南(2)

表3-6壳单元

单元 SHELL57 维数 形状及特点 表3-7耦合场单元

单元 PLANE13 维数 形状及特点 自由度 自由度 温度（每个节点） 三维 四节点四边形单元 二温度、结构位移、电位、磁矢四节点热－应力耦合单元 维 量位 二CONTACT48 三节点热－应力接触单元 温度、结构位移 维 三CONTACT49 热－应力接触单元 维 FLUID116 SOLID5 SOLID98 PLANE67 LINK68 SOLID69 SHELL157 三维 二或四节点热－流单元 温度、结构位移 温度、压力 三八节点热－应力和热－电温度、结构位移、电位、磁标维 单元 量位 三十节点热－应力和热－电温度、结构位移、电位、磁矢维 单元 量位 二四节点热－电单元 维 三维 三维 三维 两节点热－电单元 八节点热－电单元 四节点热－电单元 温度、电位 温度、电位 温度、电位 温度、电位 表3-8特殊单元 单元 MASS71 维数 一维到三维 形状及特点 一个节点的质量单元 温度 四节点控制单元 温度、结构位移、转动、压力 自由度 COMBINE37 一维 SURF151 二维 SURF152 三维 MATRIX50 INFIN9 二到四节点面效应单温度 元 四到九节点面效应单温度 元 由包括在超单元中没有固定形状的矩阵由包括在超单元中的单元类型决定 或辐射矩阵超单元 的单元类型决定 二维 二节点无限边界单元 温度、磁矢量位 四节点无限边界单元 温度、磁矢量位 两节点弹簧－阻尼单温度、结构位移、转元 动、压力 INFIN47 三维 COMBINE14 一维到三维 COMBINE39 一维 COMBINE40 一维 两节点非线性弹簧单温度、结构位移、转元 两节点组合单元 动、压力 温度、结构位移、转动、压力 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。

3.4建模

建立一个模型的内容包括：首先为分析指定jobname和title；然后在前处理器（PREP7）中定义单元类型，单元实常数，材料属性以及建立几何实体。《ANSYS Modeling and Meshing Guide》中对本部分有详细说明。

对于热分析有： 定义单元类型 命令：ET

GUI：Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 定义固定材料属性

命令：MP

GUI：Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models>Thermal

定义温度相关的材料属性，首先要定义温度表，然后定义对应的材料属性值。通过下面的方法定义温度表

命令：MPTEMP或MPTEGN，然后定义对应的材料属性，使用MPDATA

GUI：Main Menu>Preprocessor>Material Props> Material Models>Thermal 对于温度相关的对流换热系数也是通过上述的GUI路径和命令来定义的。

注意--如果以多项式的形式定义了与温度相关的膜系数，则在定义其它具有固定属性的材料之前，必须定义一个温度表。

创建几何模型及划分划分网格的过程，请参阅《ANSYS Modeling and Meshing Guide》 3.5施加荷载和求解

在这一步骤中，必须指定所要进行的分析类型及其选项，对模型施加荷载，定义荷载选项，最后执行求解。

3.5.1指定分析类型

在这一步中，可以如下指定分析类型：

GUI: Main Menu>Solution>New Analysis>Steady-state(static)

命令：ANTYPE,STATIC,NEW

如果是重新启动以前的分析，比如，附加一个荷载。命令：ANTYPE,STATIC,rest。 （条件是先前分析的jobname.ESAV、jobname.DB等文件是可以利用的）

3.5.2施加荷载

可以直接在实体模型（点、线、面、体）或有限元模型（节点和单元）上施加载荷和边界条件，这些载荷和边界条件可以是单值的，也可以是用表格或函数的方式来定义复杂的边界条件，详见《ANSYS基本分析过程指南》。

可以定义以下五种热载荷：

3.5.2.1恒定的温度(TEMP)

通常作为自由度约束施加于温度已知的边界上。 3.5.2.2 热流率（HEAT）

热流率作为节点集中载荷，主要用于线单元（如传导杆、辐射连接单元等）模型中，而这些线单元模型通常不能直接施加对流和热流密度载荷。如果输入的值为正，表示热流流入节点，即单元获取热量。如果温度与热流率同时施加在一节点上，则温度约束条件优先。 注意--如果在实体单元的某一节点上施加热流率，则此节点周围的单元应该密一些；特别是与该节点相连的单元的导热系数差别很大时，尤其要注意，不然可能会得到异常的温度值。因此，只要有可能，都应该使用热生成或热流密度边界条件，这些热荷载即使是在网格较为粗糙的时候都能得到较好的结果。 3.5.2.3 对流（CONV）

对流边界条件作为面载施加于分析模型的外表面上，用于计算与模型周围流体介质的热交换，它仅可施加于实体和壳模型上。对于线单元模型，可以通过对流杆单元LINK34来定义对流。

3.5.2.4 热流密度（HEAT）

热流密度也是一种面载荷。当通过单位面积的热流率已知或通过FLOTRAN CFD的计算可得到时，可以在模型相应的外表面或表面效应单元上施加热流密度。如果输入的值为正，表示热流流入单元。热流密度也仅适用于实体和壳单元。单元的表面可以施加热流密度也可以施加对流，但ANSYS仅读取最后施加的面载进行计算。 3.5.2.5 热生成率（HGEN）

热生成率作为体载施加于单元上，可以模拟单元内的热生成，比如化学反应生热或电流生热。它的单位是单位体积的热流率。

下表总结了在热分析中的载荷类型：

表3-9 热荷载类型

载荷类型 类别 命令族 GUI 路径 温度 (TEMP) 热流率 (HEAT) 对流 (CONV), 热流密度 (HFLUX) 热生成率 (HGEN) 约Main Menu>Solution>-Loads-Apply> D 束 -Thermal-Temperature 力 F 面Main Menu>Solution>-Loads-Apply> -Thermal-Heat Flow Main Menu>Solution>-Loads-Apply> -Thermal-ConvectionMain 载SF Menu>Solution>-Loads-Apply> -Thermal-Heat 荷 Flux 体Main Menu>Solution>-Loads-Apply> 载BF -Thermal-Heat Generat 荷 表3-10 热荷载相关的命令 下表详细列出了热分析中用于施加载荷，删除载荷，对载荷进行操作、列表的所以命令：

载荷实体类型 或有实施体 加 列表显示 删除 运算 设置 限元模型 关实体温度 键DK DKDELE DKLIST DTRAN -- 模型 点 有限\元模型 节点 D DDELE DLIST DSCALE DCUMTUNIF 关热流实体键FK FKDELE FKLIST FTRAN -- 率 模型 点 有限\对流, 实体线 SFL SFLDELE SFLLIST SFTRAN SFGRAD 热流模型 密度 \实体模型 有限元模型 有限\元模型 面 SFA SFADELE SFALIST SFTRAN SFGRAD 节点 元模型 节F FDELE FLIST FSCALE FCUM 点 \SF SFDELE SFLIST SFSCALE SFGRADSFCUM 单SFE SFEDELE SFELIST SFSCALE SFBEAMSFCUMSFFUNSFGRAD 元 关生热实体键BFK BFKDELE BFKLIST BFTRAN -- 率 模型 点 \\\实体线 BFL BFLDELE BFLLIST BFTRAN -- 模型 实体模型 面 BFA BFADELE BFALIST BFTRAN -- 实体体 BFV BFVDELE BFVLIST BFTRAN -- 模型 有限元模型 节BF BFDELE BFLIST BFSCALE BFCUM 点 单元 BFE BFEDELE BFELIST BFSCALE BFCUM \\\3.5.3 采用表格和函数边界条件 除了一般的使用表格来定义边界条件的方法，本节讨论热分析中特有的一些问题。关于定义表参数的详细叙述，请参考《ANSYS APDL Programmer’ …… 此处隐藏：3267字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……