ANSYS热应力分析精选实例docx文档格式.docx

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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Thermalto

Structual。

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Utility

Menu>

List>

Load>

BodyLoad>

Onallnodes列表输出。

设置参考温度，MainMenu>

LoadSetting>

ReferenceTemp。

进行求解、后处理。

间接法热应力分析实例

问题描述

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hr-in-oF，弹性模量为28E6lb/in2泊松比为。

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Btu/hr-in2-oF。

求温度及应力分布。

菜单操作过程

设置分析标题

1、选择“UtilityMenu>

File>

ChangeTitle，输入Indirect”thermal-stressAnalysisof

acoolingfin。

2、选择“UtilityMenu>

ChangeFilename，输入”PIPE_FIN。

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>

Material

Models”，点击Thermal，Conductivity，Isotropic，输入。

创建模型

1、创建八个关键点，选择“MainMenu>

Creat>

Keypoints>

On

ActiveCS，”关键点的坐标如下：

编号

1

2

3

4

5

6

7

8

X

12

Y00011

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，选择AREA，Mapped，Mesh，点击Pickall。

施加荷载

Select>

Entities>

Nodes>

Bylocation>

Xcoordinates，From

Full，”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：

选择“Main

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>

Full，”

输入6,12，点击Apply；

4、选择“UtilityMenu>

Ycoordinates，

Reselect，”输入,1，点击Apply；

5、选择“UtilityMenu>

Ycoordinates，Also

select，”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，

流体环境温度70。

求解

SelectEverything。

”

2、选择“MainMenu>

SolveCurrentLS。

后处理

1、显示温度分布：

GeneralPostproc>

PlotResult>

Nodal

Temperature。

”

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，ALPX为。

定义对称边界条件

Ycoordinates，From

输入0，点击Apply；

select，”输入1，点击Apply；

Displacement>

Symmetry.OnNodes，点”

击PickAll，选择Yaxis，点击OK；

施加管内壁压力

Full，”输入5，点击OK；

Pressure>

Onnodes，点击”PickAll，输入

1000。

设置参考温度

-Loads-Setting>

ReferenceTemp输入”70。

读入热分析结果

FromThermalAnalysis>

，”

选择。

选择“MainMenu>

GeneralPostpro>

NodalSolution>

Stress>

Von

Mises”。

显示等效应力。

等效的命令流方法

/filename,pipe_fin

/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,!

定义导热系数

k,1,5!

建模

k,2,6

k,3,12

k,4,12,

k,5,6,

k,6,6,1

k,7,5,1

k,8,5,

a,1,2,5,8

a,2,3,4,5

a,8,5,6,7

esize,!

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,,1

nsel,a,loc,x,12

sf,all,conv,,70!

nsel,all

/pse,conv,hcoef,1

nplot

solve!

求解生成文件

/post1

plnsol,temp!

得到温度场分布

/prep7!

重新进入前处理

etchg,tts!

将热单元转换为结构单元

plane42

定义轴对称特性

mp,ex,1,28e6!

定义弹性模量

mp,nuxy,1,!

定义泊松比

mp,alpx,1,!

定义热膨胀系数

进入结构分析求解

nsel,s,loc,y,0!

选择对称边界

nsel,a,loc,y,1

dsym,symm,y!

定义对称条件

选择内表面

sf,all,pres,1000!

施加压力边界条件

/pbc,all,1

/psf,pres,,1

tref,70!

设定参考温度

ldread,temp,,,,,,rth!

读入节点温度

/pbc,all,0

/psf,pres,,0分布

/pbf,temp,,1

/post1,plnsol,s,eqv!

得到等效应力

直接法热应力分析实例

两个同心圆管之间有一个小间隙，内管中突然流入一种热流体，求经过

3分

钟后外管表面的温度。

已知条件:

管材弹性模量：

2E11N/m2

热膨胀系数：

5E-41/oF

泊松比：

导热系数：

10W/

密度：

7880Kg/m3

比热：

500J/

外管外半径：

m

外管内半径：

内管外半径：

内管内半径：

流体温度：

300oC

流体与内管内壁对流系数：

300W/

内、外管接触热导：

oC

命令流方法

/filename,contact_thermal

/title,contact_thermalexample

/prep7

et,1,13,4,,1!

选择直接耦合单元PLANE13，单元自由度为ux,uy,temp

!

定义为轴对称

et,2,48!

定义结构接触单元

keyopt,2,1,1!

设定接触单元的相应选项

keyopt,2,2,1

keyopt,2,7,1

r,2,2e11,0,,,,!

定义接触单元实常数

mp,ex,1,2e11!

定义管材结构及热属性

mp,alpx,1,5e-5

mp,kxx,1,10

mp,dens,1,7880

mp,c,1,500

rect,,,0,!

建模

rect,,,0,

amesh,all

nsel,s,loc,x,!

将内管内壁的X方向位移及温度耦合

cp,1,ux,all

cp,2,temp,all

将内管外壁的X方向位移及温度耦合

cp,3,ux,all

cp,4,temp,all

nsel,,x,!

将外管内壁的X方向位移及温度耦合

cp,5,ux,all

cp,6,temp,all

将外管外壁的X方向位移及温度耦合

cp,7,ux,all

cp,8,temp,all

nsel,s,loc,y,!

将内管顶部节点的Y方向位移及温度耦合

nsel,r,loc,x,0,

cp,9,uy,all

将外管顶部节点的Y方向位移及温度耦合

nsel,r,loc,x,,

cp,10,uy,all

创建接触单元

cm,cont,node

nsel,s,loc,x,

cm,targ,node

type,2

real,2

gcgen,cont,targ,3

/solu

antype,trans!

瞬态分析

tunif,20!

初始平均温度

tref,20!

参考温度

sfl,4,conv,300,,300!

内管内壁对流边界

sfl,6,conv,10,,20!

外管外壁对流边界

约束所有底边单元的Y向位移

d,all,uy,0

time,180!

载荷步时间

deltime,10,5,15!

定义时间步长

outres,all,all

kbc,1

autots,on!

自动时间步长

allsel

求解

显示温度分布

plnsol,s,eqv!

显示等效应力