有限元分析热分析共97页文档

【问题描述】本例对覆铜板模型进行稳态传热以及热应力分析，图I所示的是铜带以及基板的俯视图，铜带和基板之间由很薄的胶层连接，可以认为二者之间为刚性连接，这样的模型不包含胶层，只有长10mm的铜带（横截面2mm×0.1mm）和同样长10mm的基板（横截面2mm×0.2mm）。

材料性能参数如表1所示，有限元分析模型为实体——实体单元，单元大小0.05mm，边界条件为基板下表面温度为100℃，铜带上表面温度为20℃，通过二者进行传热。

图I 铜带与基板的俯视图表1 材料性能参数名称弹性模量泊松比各向同性导热系数基板 3.5GPa 0.4 300W/(m·℃)铜带110GPa 0.34 401W/(m·℃)【要求】在ANSYS Workbench软件平台上，对该铜板及基板模型进行传热分析以及热应力分析。

1.分析系统选择（1）运行ANSYS Workbench，进入工作界面，首先设置模型单位。

在菜单栏中找到Units下拉菜单，依次选择Units>Metric（kg,m,s,℃，A，N,V）命令。

（2）在左侧工具箱【Toolbox】下方“分析系统”【Analysis Systems】中双击“稳态热分析”【Steady-State Thermal】系统，此时在右侧的“项目流程”【Project Schematic】中会出现该分析系统共7个单元格。

相关界面如图1所示。

图1 Workbench中设置稳态热分析系统（3）拖动左侧工具箱中“分析系统”【Analysis Systems】中的“静力分析”【Static Structural】系统进到稳态热分析系统的【Solution】单元格中，为之后热应力分析做准备。

完成后的相关界面如图2所示。

图2 热应力分析流程图2.输入材料属性（1）在右侧窗口的分析系统A中双击工程材料【Engineering Data】单元格，进入工程数据窗口。

ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用随着科学技术的不息进步，有限元分析成为了工程领域中必不行少的工具之一。

其中，ANSYS有限元分析软件以其强大的功能和可靠的计算结果，被广泛应用于热分析领域。

本文将介绍，并探讨其优点和局限性。

热分析是指对物体在不同温度条件下的热力学和热物理学性能进行计算和分析的过程。

在各个工程领域中，如航空航天、建筑、汽车等，热分析对于确保产品的安全性和可靠性至关重要。

而ANSYS有限元分析软件作为一款强大的工程分析工具，具备了强大的计算能力和准确的结果输出，被广泛应用于热分析。

起首，主要包括两个方面：传热分析和热应力分析。

在传热分析中，ANSYS能够计算物体在不同温度条件下的热传导、热对流和热辐射等热传输过程，从而得到物体内部和表面的温度分布和热流分布。

在热应力分析中，ANSYS能够计算物体在不同温度条件下的热应力和热应变分布，从而评估物体受热载荷引起的变形和应力集中状况。

其次，具有一些明显的优点。

起首，ANSYS具备了强大的计算能力，能够对复杂的几何外形和边界条件进行精确的计算。

其次，ANSYS提供了丰富的材料库，可以模拟各种不同材料在热条件下的性能变化。

此外，ANSYS还提供了直观的后处理工具，可以便利地对计算结果进行可视化和分析。

最后，ANSYS的界面友好，易于进修和使用，便利工程师进行热分析。

然而，ANSYS有限元分析软件在热分析中也存在一定的局限性。

起首，由于计算过程中需要进行离散化处理，ANSYS的计算结果可能存在一定的误差。

其次，由于热分析涉及到复杂的物理过程和边界条件，对模型的建立和参数的选择要求较高，需要阅历丰富的工程师进行指导和调整。

此外，ANSYS的使用需要一定的计算资源和时间，对计算机性能有一定的要求。

综上所述，ANSYS有限元分析软件在热分析中具有广泛的应用前景。

随着科学技术的进步和ANSYS的不息进步，其在热分析中的功能以及计算结果的准确性将会得到进一步提高。

第一章简介一、热分析的目的热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，如热量的获取或损失、热梯度、热流密度（热通量〕等。

热分析在许多工程应用中扮演重要角色，如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等。

二、ANSYS的热分析*在ANSYS/Multiphysic s、ANSYS/Mech anica l、ANSYS/Thermal、ANSYS/FLOTRAN、ANSYS/ED五种产品中包含热分析功能,其中ANSYS/FLOTRAN 不含相变热分析。

*ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程，用有限元法计算各节点的温度，并导出其它热物理参数。

*ANSYS热分析包括热传导、热对流及热辐射三种热传递方式。

此外，还可以分析相变、有内热源、接触热阻等问题。

三、ANSYS热分析分类*稳态传热：系统的温度场不随时间变化*瞬态传热：系统的温度场随时间明显变化四、耦合分析*热－结构耦合*热－流体耦合*热－电耦合*热－磁耦合*热－电－磁－结构耦合等第二章基础知识一、符号与单位二、传热学经典理论回顾热分析遵循热力学第一定律，即能量守恒定律:*对于一个封闭的系统（没有质量的流入或流出〕PEKE U W Q ∆+∆+∆=−式中:Q ——热量;W ——作功;——系统内能;∆U ——系统动能；∆KE ——系统势能；∆PE *对于大多数工程传热问题：；0==PE KE ∆∆*通常考虑没有做功：,则：；0=W U Q ∆=*对于稳态热分析：，即流入系统的热量等于流出的热量；0=∆=U Q *对于瞬态热分析：，即流入或流出的热传递速率q 等于系统内能的变化。

dtdUq =三、热传递的方式1、热传导热传导可以定义为完全接触的两个物体之间或一个物体的不同部分之间由于温度梯度而引起的内能的交换。

热传导遵循付里叶定律：，式中为热流dxdTkq −=′′′′q 密度（W/m 2），为导热系数（W/m-℃），“-”表示热量流向温度降低的方向。

有限元分析报告模板1. 引言本文档旨在提供一份有限元分析报告模板，用于记录和展示有限元分析的结果。

有限元分析是一种常用的数值分析方法，用于解决结构力学和热力学问题。

通过将结构划分为有限个小单元，有限元分析能够近似求解结构的应力、应变和变形等参数。

2. 问题描述在本节中，我们将描述待分析的问题。

详细描述问题的几何形状、边界条件和加载情况等。

例如，我们将以一个简单的悬臂梁为例进行说明。

悬臂梁的几何形状为矩形截面，长度为L，宽度为W，高度为H。

其中，梁的一侧通过固定边界条件固定不动，另一侧施加集中力F。

3. 网格划分在本节中，我们将进行网格划分，将问题的几何形状划分为有限个小单元。

我们可以使用一些专业的有限元分析软件，如ANSYS或Abaqus等，来进行网格划分操作。

针对我们的悬臂梁问题，我们可以将其划分为若干个矩形或三角形单元。

4. 材料性质和边界条件在本节中，我们将描述材料性质和边界条件。

材料性质包括弹性模量、泊松比等，而边界条件包括位移约束、力加载等。

对于悬臂梁问题，我们可以假设材料为均匀的弹性材料，边界条件为一侧固定不动，另一侧施加集中力。

5. 有限元模型的建立在本节中，我们将建立有限元模型，将问题转化为一组代数方程。

有限元模型的建立涉及到单元类型选择、单元数目确定等。

我们可以选择合适的单元类型，如梁单元或壳单元等，根据具体情况确定单元数目。

6. 有限元分析在本节中，我们将进行有限元分析，求解代数方程组，得到结构的应力、应变和变形等结果。

有限元分析可以通过数值方法，如有限差分法或有限差分法等，进行求解。

通过有限元分析，我们可以得到悬臂梁在加载条件下的应力分布、应变分布和位移分布等。

7. 结果讨论在本节中，我们将讨论有限元分析的结果。

我们可以对悬臂梁的应力、应变和位移等结果进行分析和评估。

我们可以考虑不同加载条件下的结果差异，或者与理论计算结果进行比较。

通过结果讨论，我们可以评估结构的安全性和合理性。