金属材料凝固过程的瞬态传热分析(GUI)及命令流.docVIP

【ANSYS算例】8.3(1) 金属材料凝固过程的瞬态传热分析(GUI) 一个钢件的铸造工艺如图8-3所示，钢件的热力学参数见表8-3，型砂的热力学参数及条件见表8-4就对应的凝固过程的传热过程进行瞬态分析。 温度 oF 钢材的热传导系数Btu/(hr-in-oF) ] 钢件材料的熵(ENTH)Btu/in3） 0 1.44 0.0 2 643 1.54 128.1 2 750 1.22 163.8 2 875 1.22 174.2 表8-4 型砂的热力学参数及条件 型砂的热力学参数 初始条件 热交换系数 热传导系数为0.025 Btu/(hr·in·oF) 材料密度为0.054 lb/in3 材料比热为0.28 Btu/(lb·oF) 钢件的温度为 2 875 oF 型砂的温度为 80 oF 在80 oF下为 0.014 Btu/(hr·in2·oF) 解答：基于对称性，取一半作为计算分析模型，如图8-3(b)所示。 建模的要点： ⑴定义单元、1号材料(型砂)的不变化的热参数； ⑵采用MPTEMP/MPDATA设置2号材料(钢件)的热传导系数以及熵对应于温度的变化值； ⑶设定为瞬态分析 ANTYPE,4，激活优化非线性求解方式SOLCONTROL,ON； ⑷ 在时间历程的后处理中，按照位置获取节点编号node(16,6,0)，再获取该节点处的温度变量NSOL； ⑸图形显示2号变量随时间变化的曲线 PLVAR ； ⑹进行动画显示 ANTIME 。 给出的基于图形界面的交互式操作(step by step)过程如下。 进入ANSYS 程序→ANSYS → Interactive→Working directory (设置工作目录) →Initial jobname(设置工作文件名): mold →Run 设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences…→Thermal→OK 选择单元类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor→ Element Type→ Add/Edit/Delete…→Add…→Solid：Quad 4 node 55→OK→Close 定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor→ Material Props → Material Models → Thermal →Conductivity→ Isotropic→ KXX:0.025→OK→ Specific Heat→ C:0.28→OK →Density→DENS:0.054→OK Material Props window: Material→ New Model→Material ID: 2→ OK→ Isotropic→点击3次Add Temperature，分别输入T1:0, T2:2643, T3:2750, T4:2875, KXX:1.44 at T1, KXX:1.54 at T2, KXX:1.22 at T3, KXX:1.22 at T4→拷贝上述4个温度→OK→ Enthalpy→点击3次Add Temperature→粘贴上述温度→ENTH:0 at T1, ENTH:128.1 at T2, ENTH:163.8 at T3, ENTH:174.2 at T4→OK Material Models Defined window→Thermal conduct (iso) →Graph→ OK → Enthalpy→Graph→OK (见图8-4及图8-5)→OK→鼠标点击该窗口右上角的“(”来关闭该窗口 图8-4 热导－温度曲线 图8-5 焓－温度曲线 生成几何模型 ①生成模具外轮廓的特征点 ANSYS Main Menu: Preprocessor→ Modeling→ Create→ Keypoints→ In Active CS…→按次序输入平面的4个特征点，方式为：只在X，Y，Z3个空格中填入点的坐标值，每完成一个点输入，用Apply结束，4个特征点:1( 0,0,0), 2(2.2,0,0), 3(1,1.2,0), 4(0,1.2,0)→OK ②生成模具外轮廓 ANSYS Main Menu: Preprocessor → Modeling → Create → Areas → Arbitrary → Through KPs → Pick keypoints 1、2、3、4(注意先后顺序) → OK ANSYS Main Menu: Preprocessor → Modeling → Create → Areas → Rectangle → By Dimensions →X1: 0.4,