Ansys热讲义分析教程瞬态分析
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ANSYS 稳态和瞬态热模拟基本步骤基于ANSYS 9.0一、稳态分析从温度场是否是时间的函数即是否随时间变化上,热分析包括稳态和瞬态热分析。
其中,稳态指的是系统的温度场不随时间变化,系统的净热流率为0,即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统的热量:=0q q q+-流入生成流出在稳态分析中,任一节点的温度不随时间变化。
基本步骤:(为简单起见,按照软件的菜单逐级介绍)1、选择分析类型点击Preferences 菜单,出现对话框1。
对话框1我们主要针对的是热分析的模拟,所以选择Thermal 。
这样做的目的是为了使后面的菜单中只有热分析相关的选项。
2、定义单元类型GUI :Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 出现对话框2对话框2(3-1)点击Add,出现对话框3对话框3在ANSYS中能够用来热分析的单元大约有40种,根据所建立的模型选择合适的热分析单元。
对于三维模型,多选择SLOID87:六节点四面体单元。
3、选择温度单位默认一般都是国际单位制,温度为开尔文(K)。
如要改为℃,如下操作GUI:Preprocessor>Material Props>Temperature Units选择需要的温度单位。
4、定义材料属性对于稳态分析,一般只需要定义导热系数,他可以是恒定的,也可以随温度变化。
GUI: Preprocessor>Material Props> Material Models 出现对话框4对话框4一般热分析,材料的热导率都是各向同性的,热导率设定如对话框5.对话框5若要设定材料的热导率随温度变化,主要针对半导体材料。
则需要点击对话框5中的Add Temperature选项,设置不同温度点对应的热导率,当然温度点越多,模拟结果越准确。
设置完毕后,可以点击Graph按钮,软件会生成热导率随温度变化的曲线。
ANSYS动力学分析指南——瞬态动力学分析§3.1瞬态动力学分析的定义瞬态动力学分析(亦称时间历程分析)是用于确定承受任意的随时间变化载荷结构的动力学响应的一种方法。
可以用瞬态动力学分析确定结构在稳态载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作用下的随时间变化的位移、应变、应力及力。
载荷和时间的相关性使得惯性力和阻尼作用比较重要。
如果惯性力和阻尼作用不重要,就可以用静力学分析代替瞬态分析。
瞬态动力学的基本运动方程是:其中:[M] =质量矩阵[C] =阻尼矩阵[K] =刚度矩阵{}=节点加速度向量{}=节点速度向量{u} =节点位移向量在任意给定的时间,这些方程可看作是一系列考虑了惯性力([M]{})和阻尼力([C]{})的静力学平衡方程。
ANSYS程序使用Newmark时间积分方法在离散的时间点上求解这些方程。
两个连续时间点间的时间增量称为积分时间步长(integration time step)。
§3.2学习瞬态动力学的预备工作瞬态动力学分析比静力学分析更复杂,因为按“工程”时间计算,瞬态动力学分析通常要占用更多的计算机资源和更多的人力。
可以先做一些预备工作以理解问题的物理意义,从而节省大量资源。
例如,可以做以下预备工作:1.首先分析一个较简单模型。
创建梁、质量体和弹簧组成的模型,以最小的代价深入的理解动力学认识,简单模型更有利于全面了解所有的动力学响应所需要的。
2.如果分析包括非线性特性,建议首先利用静力学分析掌握非线性特性对结构响应的影响规律。
在某些场合,动力学分析中是没必要包括非线性特性的。
3.掌握结构动力学特性。
通过做模态分析计算结构的固有频率和振型,了解这些模态被激活时结构的响应状态。
同时,固有频率对计算正确的积分时间步长十分有用。
4.对于非线性问题,考虑将模型的线性部分子结构化以降低分析代价。
<<高级技术分指南>>中将讲述子结构。
§3.3三种求解方法瞬态动力学分析可采用三种方法:完全(Full)法、缩减(Reduced)法及模态叠加法。
ANSYS稳态和瞬态热模拟基本步骤基于ANSYS 9。
0一、稳态分析从温度场是否是时间的函数即是否随时间变化上,热分析包括稳态和瞬态热分析。
其中,稳态指的是系统的温度场不随时间变化,系统的净热流率为0,即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统的热量:(3-1)=0+-q q q流入生成流出在稳态分析中,任一节点的温度不随时间变化.基本步骤:(为简单起见,按照软件的菜单逐级介绍)1、选择分析类型点击Preferences菜单,出现对话框1。
对话框1我们主要针对的是热分析的模拟,所以选择Thermal.这样做的目的是为了使后面的菜单中只有热分析相关的选项.2、定义单元类型GUI:Preprocessor>Element Type〉Add/Edit/Delete 出现对话框2对话框2点击Add,出现对话框3对话框3在ANSYS中能够用来热分析的单元大约有40种,根据所建立的模型选择合适的热分析单元。
对于三维模型,多选择SLOID87:六节点四面体单元。
3、选择温度单位默认一般都是国际单位制,温度为开尔文(K).如要改为℃,如下操作GUI:Preprocessor>Material Props>Temperature Units选择需要的温度单位。
4、定义材料属性对于稳态分析,一般只需要定义导热系数,他可以是恒定的,也可以随温度变化。
GUI: Preprocessor〉Material Props> Material Models 出现对话框4对话框4一般热分析,材料的热导率都是各向同性的,热导率设定如对话框5.对话框5若要设定材料的热导率随温度变化,主要针对半导体材料。
则需要点击对话框5中的Add Temperature选项,设置不同温度点对应的热导率,当然温度点越多,模拟结果越准确.设置完毕后,可以点击Graph按钮,软件会生成热导率随温度变化的曲线。
对话框5中,Material菜单,New Model选项,添加多种材料的热参数。
4.1瞬态传热的定义ANSYS/Multiphysics , ANSYS/Mechanical, ANSYS/FLOTRANANSYS/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。
许多传热应用一热处理问题,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 Eleme nt Refere nee 》。
要了解每 个命令的详细功能,请参阅《ANSYS Comma nds Refere nce 。
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ANSYS 热分析指南(第四章) 第四章瞬态热分析Load▲ Stepped (KBCJ) ■SteppedSteady<state analysis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。
ANSYS稳态和瞬态分析步骤简述稳态和瞬态分析是工程领域中常用的计算分析方法,用于对系统的运行状态和响应进行评估和优化。
本文将简述ANSYS软件中稳态和瞬态分析的步骤。
稳态分析通常用于评估系统在稳定运行情况下的性能。
稳态分析步骤主要包括几何创建、材料定义、加载和边界条件设定、求解和结果分析。
1.几何创建:稳态分析的第一步是通过ANSYS中的CAD工具创建系统的几何模型。
可以使用ANSYS自带的几何建模工具或导入外部CAD文件。
根据具体问题的要求,可以创建二维或三维模型。
2.材料定义:在稳态分析中,需要确定系统中各个组件的材料特性。
可以从ANSYS软件的材料库中选择标准材料,也可以自定义材料特性。
对于复杂材料特性的模拟,可以使用ANSYS中的材料建模工具进行进一步定义。
3.加载和边界条件设定:在进行稳态分析前,需要确定系统的加载和边界条件。
加载可以是体力加载(如重力、力、压力等)或表面力加载(如热通量、表面摩擦等)。
边界条件设定包括约束和支撑条件,如固定支座、滑动支座等。
4.求解:稳态分析中,需要对系统的方程进行求解,得到系统在稳态运行状态下的响应。
ANSYS中使用有限元法进行求解,将系统离散为有限个单元,并对每个单元进行数学建模,建立线性方程组。
然后采用迭代算法求解方程组,得到系统的稳态响应。
5.结果分析:稳态分析完成后,可以对求解结果进行分析和评估。
ANSYS提供了丰富的结果展示和分析工具,可以对应力、位移、应变等进行可视化展示,也可以进行数据提取和报表输出。
瞬态分析通常用于评估系统在动态或瞬时加载下的响应。
瞬态分析步骤与稳态分析类似,但在加载和求解方面略有不同。
1.几何创建:瞬态分析的几何创建步骤与稳态分析相同。
2.材料定义:瞬态分析时,需要对系统的材料特性进行定义,与稳态分析相同。
3.加载和边界条件设定:在瞬态分析中,加载可以是冲击、脉冲或周期性加载等。
边界条件设定与稳态分析类似。
4.求解:瞬态分析中,需要对系统的动态方程进行求解。
ANSYS瞬态传热分析教程瞬态传热分析的定义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。
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,首先必须将载荷~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。
对于每一个载荷步,必须定义载荷值及时间值,同时必须选择载荷步为渐变或阶越。
瞬态热分析中的单元及命令瞬态热分析中使用的单元与稳态热分析相同。
要了解每个单元的详细说明,请参阅《A NSYS Element Reference Guide》ANSYS 瞬态热分析的主要步骤建模加载求解后处理建模确定jobname、title、units, 进入PREP7;定义单元类型并设置选项;如果需要,定义单元实常数;定义材料热性能:一般瞬态热分析要定义导热系数、密度及比热;建立几何模型;对几何模型划分网格。
加载求解1、定义分析类型如果第一次进行分析,或重新进行分析GUI: Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis>TransientCommand: ANTYPE,TRANSIENT,NEW如果接着上次的分析继续进行(例如增加其它载荷)GUI: Main Menu>Solution>Analysis Type>RestartCommand: ANTYPE,TRANSIENT,REST2、获得瞬态热分析的初始条件①、定义均匀温度场如果已知模型的起始温度是均匀的,可设定所有节点初始温度Command:TUNIFGUI: Main Menu> Solution>-Loads->Settings>Uniform 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,但可通过如下方法设定参考温度:Command:TREFGUI: Main Menu> Solution>-Loads->Settings>Reference Temp注意:设定均匀的初始温度,与如下的设定节点的温度(自由度)不同Command:DGUI: Main Menu>Solution>-Loads->Apply>-Thermal->Temperature>On Nodes初始均匀温度仅对分析的第一个子步有效;而设定节点温度将保持贯穿整个瞬态分析过程,除非通过下列方法删除此约束:Command:DDELEGUI: Main Menu> Solution>-Loads->Delete>-Thermal-Temperature>On Nodes②、设定非均匀的初始温度在瞬态热分析中,节点温度可以设定为不同的值:Command:ICGUI: Main Menu> Solution>Loads>Apply>-Initial Condit'n>Define如果初始温度场是不均匀的且又是未知的,就必须首先作稳态热分析确定初始条件:设定载荷(如已知的温度、热对流等)将时间积分设置为OFF:Command: TIMINT, OFFGUI: Main Menu> Preprocessor>Loads>-Load Step Opts-Time/Frequen c>Time Integration设定一个只有一个子步的,时间很小的载荷步(例如0.001):Command: TIMEGUI: Main Menu> Preprocessor>Loads>-Load Step Opts-Time/Frequen c>Time and Substps写入载荷步文件:Command:LSWRITEGUI: Main Menu> Preprocessor>Loads>Write LS File或先求解:Command:SOLVEGUI: Main Menu> Solution>Solve>Current LS注意:在第二载荷步中,要删去所有设定的温度,除非这些节点的温度在瞬态分析与稳态分析相同。
ANSYS 稳态和瞬态热模拟基本步骤基于ANSYS 9.0一、 稳态分析从温度场是否是时间的函数即是否随时间变化上,热分析包括稳态和瞬态热分析。
其中,稳态指的是系统的温度场不随时间变化,系统的净热流率为0,即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统的热量:=0q q q +-流入生成流出 在稳态分析中,任一节点的温度不随时间变化。
基本步骤:(为简单起见,按照软件的菜单逐级介绍)1、 选择分析类型点击Preferences 菜单,出现对话框1。
对话框1我们主要针对的是热分析的模拟,所以选择Thermal 。
这样做的目的是为了使后面的菜单中只有热分析相关的选项。
2、 定义单元类型GUI :Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 出现对话框2对话框2(3-1)点击Add,出现对话框3对话框3在ANSYS中能够用来热分析的单元大约有40种,根据所建立的模型选择合适的热分析单元。
对于三维模型,多选择SLOID87:六节点四面体单元。
3、选择温度单位默认一般都是国际单位制,温度为开尔文(K)。
如要改为℃,如下操作GUI:Preprocessor>Material Props>Temperature Units选择需要的温度单位。
4、定义材料属性对于稳态分析,一般只需要定义导热系数,他可以是恒定的,也可以随温度变化。
GUI: Preprocessor>Material Props> Material Models 出现对话框4对话框4一般热分析,材料的热导率都是各向同性的,热导率设定如对话框5.对话框5若要设定材料的热导率随温度变化,主要针对半导体材料。
则需要点击对话框5中的Add Temperature选项,设置不同温度点对应的热导率,当然温度点越多,模拟结果越准确。
设置完毕后,可以点击Graph按钮,软件会生成热导率随温度变化的曲线。