ANSYS热分析指南——ANSYS瞬态热分析.doc

ANSYS热分析指南(第四章) 第四章瞬态热分析 4.1瞬态传热的定义 ANSYS/Multiphysics，ANSYS/Mechanical，ANSYS/FLOTRAN和ANSYS/Professional这些产品支持瞬态热分析。瞬态热分析用于计算一个系统的随时间变化的温度场及其它热参数。在工程上一般用瞬态热分析计算温度场，并将之作为热载荷进行应力分析。许多传热应用—热处理问题，喷管，引擎堵塞，管路系统，压力容器等，都包含瞬态热分析。 瞬态热分析的基本步骤与稳态热分析类似。主要的区别是瞬态热分析中的载荷是随时间变化的。为了表达随时间变化的载荷，可使用提供的函数工具描述载荷～时间曲线并将该函数作为载荷施加（请参考《ANSYS Basic Porcedures Guide》中的“施加函数边界条件载荷”），或将载荷～时间曲线分为载荷步。载荷～时间曲线中的每一个拐点为一个载荷步，如下图所示: 图4-1 用荷载步定义时变荷载 对于每一个载荷步，必须定义载荷值及时间值，同时还需定义其它载荷步选项，如：载荷步为渐变或阶跃、自动时间步长等，定义完一个载荷步的所有信息后，将其写为载荷步文件，最后利用载荷步文件统一求解。本章对一个铸件的分析的实例对此有进一步说明。 4.2瞬态热分析中使用的单元和命令 瞬态热分析中使用的单元与稳态热分析相同，第三章对单元有简单的描述。要了解每个单元的详细说明，请参阅《ANSYS Element Reference》。要了解每个命令的详细功能，请参阅《ANSYS Commands Reference》。 4.3瞬态热分析的过程 瞬态热分析的过程为： 建模 施加荷载并求解 在后处理中查看结果 以下的内容将讲述瞬态分析的基本步骤，由于并不是每个瞬态分析的过程都一致，因此本书先对整个过程进行了一般的讲解，再进行实例的分析。 4.4建模 建立一个模型首先应为分析指定jobname和title。如果是运行的是GUI，可以在Main MenuPreferences中对菜单进行过滤。然后进入前处理器（PREP7）完成以下工作： 定义单元类型 定义需要的单元实常数 定义材料属性 建立几何实体 划分网格 《ANSYS Modeling and Meshing Guide》中对本部分有详细说明。 4.5施加荷载和求解 在瞬态分析中，施加荷载的第一步是定义分析类型，然后为分析建立初始条件。 4.5.1指定分析类型 在这一步中，可以如下指定分析类型： GUI: Main MenuSolutionAnalysis TypeNew AnalysisTransient 如果是一个新的分析，执行命令：ANTYPE,TRANSIENT,NEW 如果是重新启动以前的分析，比如，附加一个荷载。执行命令：ANTYPE,TRANSIENT,REST。（条件是先前分析的jobname.ESAV、jobname.DB等文件是可以利用的） 4.5.2为分析建立初始条件 瞬态热分析的初始条件来自于对应的一个稳态计算结果，或者直接为所有节点设定初始温度。 4.5.2.1设置均匀的初始温度 如果已知模型起始时的环境温度，可用下面的方法来设定所有节点的初始温度： 命令：TUNIF GUI:Main Menu Solution-Loads-SettingsUniform Temp 如果不在对话框中输入数据，则默认为参考温度，参考温度的值默认为零，可以如下设定参考温度： 命令：TREF GUI:Main MenuSolution-Loads-SettingsReference Temp 注意：设定均匀的初始温度，与下面的设定节点温度（自由度）不同。 命令：D GUI:Main MenuSolution-Loads-Apply-Thermal-On Nodes 初始均匀温度仅对分析的第一个子步有效；而设定节点温度将使节点温度在整个瞬态分析过程等于指定值，除非通过下列方法删除此约束： 命令：DDELE GUI: Main Menu Solution-Loads-Delete-Thermal-TemperatureOn Nodes 4.5.2.1设置非均匀的初始温度 在瞬态热分析（不是稳态热分析）中，可以指定一个和一组初始温度不均匀的节点，方法如下： 命令：IC GUI: Main Menu SolutionLoadsApply-Initial ConditnDefine 还可以对某些节点设定非均匀的初始温度，同时再设定其它节点的初始温度为均匀初始温度。要做到这点，只需要在为选择的节点定义不均匀温度之前，先定义均匀的温度就行了。 用以下命令可显示具有非均匀初始温度的节点： 命令：ICLIST GUI: Main Menu PreprocessorLoadsApplyInitial