ANSYS热应力分析实例Word格式文档下载.docx

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例如，在有可能有应力集中的地方的网格要密一些。

如果进行瞬态分析，在后处理中要找出热梯度最大的时间点或载荷步。

表7-1热单元及相应的结构单元

热单元

结构单元

LINK32

LINK1

LINK33

LINK8

PLANE35

PLANE2

PLANE55

PLANE42

SHELL57

SHELL63

PLANE67

LINK68

SOLID79

SOLID45

MASS71

MASS21

PLANE75

PLANE25

PLANE77

PLANE82

PLANE78

PLANE83

PLANE87

PLANE92

PLANE90

PLANE95

SHELL157

重新进入前处理，将热单元转换为相应的结构单元，表7-1是热单元与结构单元的对应表。

可以使用菜单进行转换：

MainMenu>

Preprocessor>

ElementType>

SwitchElementType，选择ThermaltoStructual。

但要注意设定相应的单元选项。

例如热单元的轴对称不能自动转换到结构单元中，需要手工设置一下。

在命令流中，可将原热单元的编号重新定义为结构单元，并设置相应的单元选项。

设置结构分析中的材料属性（包括热膨胀系数）以及前处理细节，如节点耦合、约束方程等。

读入热分析中的节点温度，

GUI：

Solution>

LoadApply>

Temperature>

FromThermalAnalysis。

输入或选择热分析的结果文件名*.rth。

如果热分析是瞬态的，则还需要输入热梯度最大时的时间点或载荷步。

节点温度是作为体载荷施加的，可通过UtilityMenu>

List>

Load>

BodyLoad>

Onallnodes列表输出。

设置参考温度，MainMenu>

LoadSetting>

ReferenceTemp。

进行求解、后处理。

7.3间接法热应力分析实例

7.3.1　问题描述

图7-1冷却栅示意图

热流体在代有冷却栅的管道里流动，如图为其轴对称截面图。

管道及冷却栅的材料均为不锈钢，导热系数为1.25Btu/hr-in-oF，弹性模量为28E6lb/in2泊松比为0.3。

管内压力为1000lb/in2，管内流体温度为450oF，对流系数为1Btu/hr-in2-oF,外界流体温度为70oF，对流系数为0.25Btu/hr-in2-oF。

求温度及应力分布。

7.3.2　菜单操作过程

7.3.2.1设置分析标题

1、选择“UtilityMenu>

Title”，输入Indirectthermal-stressAnalysisofacoolingfin。

2、选择“UtilityMenu>

”，输入PIPE_FIN。

7.3.2.2进入热分析，定义热单元和热材料属性

1、选择“MainMenu>

Add/Edit/Delete”，选择PLANE55，设定单元选项为轴对称。

2、设定导热系数：

选择“MainMenu>

MaterialPorps>

MaterialModels”，点击Thermal，Conductivity，Isotropic，输入1.25。

7.3.2.3创建模型

1、创建八个关键点，选择“MainMenu>

Creat>

Keypoints>

OnActiveCS”，关键点的坐标如下：

编号

1

2

3

4

5

6

7

8

X

12

Y

0.25

2、组成三个面：

Area>

Arbitrary>

ThrouthKps”，由1,2,5,8组成面1；

由2,3,4,5组成面2；

由8,5,6,7组成面3。

3、设定单元尺寸，并划分网格：

“MainMenu>

Meshtool”，设定globalsize为0.125，选择AREA，Mapped，Mesh，点击Pickall。

7.3.2.4施加荷载

Select>

Entities>

Nodes>

Bylocation>

Xcoordinates，FromFull”，输入5，点击OK，选择管内壁节点；

2、在管内壁节点上施加对流边界条件：

Apply>

Convection>

Onnodes”，点击Pick，all，输入对流换热系数1，流体环境温度450。

3、选择“UtilityMenu>

Xcoordinates，FromFull”，

输入6,12，点击Apply；

4、选择“UtilityMenu>

Ycoordinates，Reselect”，输入0.25,1，点击Apply；

5、选择“UtilityMenu>

Ycoordinates，Alsoselect”，输入12，点击OK；

6、在管外边界上施加对流边界条件：

Onnodes”，点击Pick，all，输入对流换热系数0.25，流体环境温度70。

7.3.2.5求解

SelectEverything”。

2、选择“MainMenu>

SolveCurrentLS”。

7.3.2.6后处理

1、显示温度分布：

GeneralPostproc>

PlotResult>

NodalSolution>

Temperature”。

7.3.2.7重新进入前处理，改变单元，定义结构材料

SwitchElemType”,选择ThermaltoStructure。

Add/Edit/Delete”，点击Option，将结构单元设置为轴对称。

3、选择“MainMenu>

MaterialModels”，输入材料的EX为28E6，PRXY为0.3，ALPX为0.9E-5。

7.3.2.8定义对称边界条件

Ycoordinates，FromFull”，

输入0，点击Apply；

Ycoordinates，Alsoselect”，输入1，点击Apply；

Displacement>

SymmetryB.C.OnNodes”，点击PickAll，选择Yaxis，点击OK；

7.3.2.8施加管内壁压力

Xcoordinates，FromFull”，输入5，点击OK；

Pressure>

Onnodes”，点击PickAll，输入1000。

7.3.2.9设置参考温度

-Loads-Setting>

ReferenceTemp”输入70。

7.3.2.10读入热分析结果

FromThermalAnalysis>

”，选择PIPE_FIN.rth。

7.3.2.11求解

7.3.2.12后处理

GeneralPostpro>

Stress>

VonMises”。

显示等效应力。

7.3.3　等效的命令流方法

/

/TITLE,Thermal-StressAnalysisofacoolingfin

/prep7!

进入前处理

et,1,plane55!

定义热单元

keyopt,1,3,1!

定义轴对称

mp,kxx,1,1.25!

定义导热系数

k,1,5!

建模

k,2,6

k,3,12

k,4,12,0.25

k,5,6,0.25

k,6,6,1

k,7,5,1

k,8,5,0.25

a,1,2,5,8

a,2,3,4,5

a,8,5,6,7

esize,0.125!

定义网格尺寸

amesh,all!

划分网格

eplot

finish

/solu!

热分析求解

nsel,s,loc,x,5!

选择内表面节点

sf,all,conv,1,450!

施加对流边界条件

nsel,s,loc,x,6,12!

选择外表面节点

nsel,r,loc,y,0.25,1

nsel,a,loc,x,12

sf,all,conv,0.25,70!

nsel,all

/pse,conv,hcoef,1

nplot

solve!

求解生成PIPE_FIN.rth文件

/post1

plnsol,temp!

得到温度场分布

/prep7!

重新进入前处理

etchg,tts!

将热