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《ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用》篇一一、引言随着科技的不断进步，ANSYS有限元分析软件在工程领域的应用越来越广泛。
其中，ANSYS在热分析方面的应用具有很高的价值，能对复杂结构的温度分布、热应力等问题进行有效的数值模拟和分析。
本文旨在深入探讨ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用。
二、ANSYS软件及其热分析功能ANSYS是一款广泛应用于机械、电气、流体等多领域的有限元分析软件。
其强大的功能主要得益于其精细的数值计算方法和广泛的适用性。
在热分析方面，ANSYS可以模拟各种复杂的热传导、热对流和热辐射问题，为工程师提供精确的数值结果和直观的图形展示。
三、ANSYS在热分析中的应用1. 模型建立与网格划分在ANSYS中进行热分析，首先需要建立准确的模型并进行网格划分。
ANSYS提供了强大的建模工具，可以方便地建立各种复杂的模型。
同时，其网格划分功能可以根据模型的特点和需求，自动或手动进行网格的生成和优化。
这为后续的热分析提供了可靠的数值基础。
2. 材料属性设定与载荷施加在热分析中，材料属性设定和载荷施加是关键步骤。
ANSYS 提供了丰富的材料库，可以根据实际需要选择合适的材料并进行属性的设定。
同时，根据问题的需求，可以在模型上施加各种类型的热载荷，如温度、热流等。
3. 求解与结果分析完成模型建立、网格划分、材料属性设定和载荷施加后，就可以进行求解了。
ANSYS采用先进的数值计算方法，可以快速得到求解结果。
同时，ANSYS提供了丰富的后处理功能，可以对求解结果进行可视化展示和分析。
例如，可以绘制温度分布图、热流图等，帮助工程师直观地了解问题的特点。
四、ANSYS在热分析中的优势相比传统的实验方法，ANSYS在热分析中具有以下优势：1. 准确性高：ANSYS采用先进的数值计算方法，可以模拟各种复杂的热传导、热对流和热辐射问题，得到的结果更加准确可靠。
2. 效率高：相比传统的实验方法，ANSYS可以在短时间内得到求解结果，大大提高了工作效率。
《ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用》篇一一、引言随着科技的不断进步，ANSYS有限元分析软件在工程领域的应用越来越广泛。
其中，热分析作为工程领域的一个重要部分，ANSYS软件在其中发挥了重要作用。
本文将详细探讨ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用，包括其基本原理、应用领域、优势及挑战等方面。
二、ANSYS有限元分析软件基本原理ANSYS是一款功能强大的有限元分析软件，广泛应用于结构、流体、电磁场和热分析等领域。
在热分析中，ANSYS利用有限元法将复杂的连续体离散化，将求解域划分为一系列的单元体，然后通过对每个单元进行分析，从而得出整个结构的热行为特性。
三、ANSYS在热分析中的应用1. 稳态热分析稳态热分析主要用于研究物体在恒定温度场下的热行为。
通过ANSYS软件，可以建立物体的三维模型，设置材料属性、边界条件等参数，然后进行稳态热分析。
分析结果可以用于产品设计、优化和性能评估等方面。
2. 瞬态热分析瞬态热分析主要用于研究物体在温度场随时间变化情况下的热行为。
例如，在汽车发动机、电子设备等领域的热管理中，需要了解设备在运行过程中的温度变化情况。
通过ANSYS软件进行瞬态热分析，可以得出设备在不同时间点的温度分布情况，为产品设计、优化和故障诊断提供依据。
四、ANSYS在热分析中的优势1. 高精度：ANSYS软件采用先进的有限元法，可以将求解域划分为足够小的单元体，从而得出较为精确的解。
2. 多物理场耦合分析：ANSYS可以用于多物理场耦合分析，包括热-结构耦合、热-流体耦合等，能够更全面地反映实际工程问题的复杂性。
3. 丰富的材料库：ANSYS拥有丰富的材料库，可以用于模拟各种材料的热性能。
4. 强大的后处理功能：ANSYS具有强大的后处理功能，可以方便地查看和分析计算结果，为工程设计提供有力支持。
五、挑战与展望尽管ANSYS在热分析中具有诸多优势，但仍面临一些挑战。
例如，在处理大规模复杂问题时，计算资源的消耗较大；对于某些特殊材料和复杂结构的建模和分析难度较高；此外，ANSYS软件的学系成本较高，需要专业知识和技能。
有限元分析(FEA)软件ANSYS /ANSA /ADINA/ ABAQU/MSC 及Wiseteam图形工作站有限元分析（FEA）是对于结构力学分析迅速发展起来的一种现代计算方法。
它是50年代首先在连续体力学领域--飞机结构静、动态特性分析中应用的一种有效的数值分析方法，随后很快广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等问题，有限元方法已经应用于水工、土建、桥梁、机械、电机、冶金、造船、飞机、导弹、宇航、核能、地震、物探、气象、渗流、水声、力学、物理学等,几乎所有的科学研究和工程技术领域。
有限元分析软件目前最流行的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC四个比较知名比较大的公司。
基于有限元分析（FEA）算法编制的软件，即所谓的有限元分析软件。
通常，根据软件的适用范围，可以将之区分为专业有限元软件和大型通用有限元软件。
常见通用有限元软件包括LUSAS,MSC.Nastran、Ansys、Abaqus、LMS-Samtech、Algor、Femap/NX Nastran、Hypermesh、COMSOL Multiphysics、FEPG等等。
ANSYSANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。
由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中高级CAE工具之一。
ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。
因此它可应用于以下工业领域：航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。
ANSAANSA是目前公认的全球最快捷的CAE前处理软件，也是一个功能强大的通用CAE前处理软件。
ANSA具有很多独创的技术特色，因而使得它比之其他同类软件具有非常高的效率和能力，并在全球范围得到了非常广泛的应用，包括汽车、航天航空、电子、船舶、铁路、土木等工业领域。
有限元分析软件及应用有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种工程力学的数值计算方法，用于模拟和分析材料或结构在力学、热学、流体力学等领域的行为。
有限元分析软件是用于进行有限元分析的工具，提供了对复杂问题进行建模、求解和分析的功能。
下面将介绍几种常用的有限元分析软件及其应用。
1. ANSYS：ANSYS是全球领先的有限元分析软件之一，适用于多个领域，如结构力学、流体力学、电磁场等。
在结构分析方面，ANSYS可以进行静力学、动力学、疲劳分析等，可应用于航空、汽车、能源、医疗等行业。
2. ABAQUS：ABAQUS是另一个广泛使用的有限元分析软件，适用于结构、热、流体、电磁等多个领域的分析。
ABAQUS提供了丰富的元件模型和边界条件，可以进行复杂结构的非线性、瞬态、热源等分析，广泛应用于航空航天、汽车、能源等领域。
3. MSC Nastran：MSC Nastran是一款专业的有限元分析软件，主要用于结构和动力学分析。
它提供了丰富的分析和模拟工具，可进行静力学、动力学、疲劳分析等。
MSC Nastran广泛应用于航空、汽车、船舶等领域，具有较高的准确性和可靠性。
4. LS-DYNA：LS-DYNA是一款用于求解非线性动力学问题的有限元分析软件。
它可以进行结构和流体的动态响应分析，主要应用于汽车碰撞、爆炸、冲击等领域。
LS-DYNA具有强大的求解能力和灵活性，可以模拟复杂的物理现象和材料性能。
除了上述几个常用的有限元分析软件外，还有许多其他软件也具有广泛的应用。
有限元分析在实际工程中有着广泛的应用，下面以汽车结构分析为例进行介绍。
汽车结构分析是有限元分析的一个重要应用领域。
有限元分析软件可以帮助工程师对汽车的结构进行模拟和分析，评估其在碰撞、强度、刚度等方面的性能。
首先，工程师可以使用有限元分析软件对汽车的结构进行建模。
软件提供了各种几何建模工具，可以根据汽车的三维CAD数据进行建模，或者使用简化的二维平面模型。
有限元分析软件ANSYS简介1、ANSYS程序自身有着较为强大三维建模能力，仅靠ANSYS的GUI(图形界面)就可建立各种复杂的几何模型;此外，ANSYS还提供较为灵活的图形接口及数据接口。
因而，利用这些功能，可以实现不同分析软件之间的模型转换。
“上海二十一世纪中心大厦”整体分析曾经由日本某公司采用美国ETABS软件计算，利用他们已经建好的模型，读入ANSYS并运行之，可得到计算结果，从而节省较多的工作量。
2、ANSYS功能(1)结构分析静力分析 - 用于静态载荷. 可以考虑结构的线性及非线性行为，例如: 大变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、超弹及蠕变等.模态分析 - 计算线性结构的自振频率及振形. 谱分析是模态分析的扩展，用于计算由于随机振动引起的结构应力和应变 (也叫作响应谱或 PSD).谐响应分析 - 确定线性结构对随时间按正弦曲线变化的载荷的响应.瞬态动力学分析 - 确定结构对随时间任意变化的载荷的响应. 可以考虑与静力分析相同的结构非线性行为.特征屈曲分析 - 用于计算线性屈曲载荷并确定屈曲模态形状. (结合瞬态动力学分析可以实现非线性屈曲分析.)专项分析: 断裂分析, 复合材料分析，疲劳分析用于模拟非常大的变形，惯性力占支配地位，并考虑所有的非线性行为.它的显式方程求解冲击、碰撞、快速成型等问题，是目前求解这类问题最有效的方法. (2)ANSYS热分析热分析之后往往进行结构分析,计算由于热膨胀或收缩不均匀引起的应力. ANSYS功能:相变 (熔化及凝固), 内热源 (例如电阻发热等)三种热传递方式 (热传导、热对流、热辐射)(3)ANSYS电磁分析磁场分析中考虑的物理量是磁通量密度、磁场密度、磁力、磁力矩、阻抗、电感、涡流、能耗及磁通量泄漏等.静磁场分析 - 计算直流电(DC)或永磁体产生的磁场.交变磁场分析 - 计算由于交流电(AC)产生的磁场.瞬态磁场分析- 计算随时间随机变化的电流或外界引起的磁场电场分析用于计算电阻或电容系统的电场. 典型的物理量有电流密度、电荷密度、电场及电阻热等。
有限元分析是对于结构力学分析迅速发展起来的一种现代计算方法。
它是50年代首先在连续体力学领域--飞机结构静、动态特性分析中应用的一种有效的数值分析方法，随后很快广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。
有限元分析软件目前最流行的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC四个比较知名比较大的公司。
常见软件有限元分析软件目前最流行的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC四个比较知名比较大的公司，其中ADINA、ABAQUS在非线性分析方面有较强的能力目前是业内最认可的两款有限元分析软件，ANSYS、MSC进入中国比较早所以在国内知名度高应用广泛。
目前在多物理场耦合方面几大公司都可以做到结构、流体、热的耦合分析，但是除ADINA以外其它三个必须与别的软件搭配进行迭代分析，唯一能做到真正流固耦合的软件只有ADINA。
软件对比ANSYS是商业化比较早的一个软件，目前公司收购了很多其他软件在旗下。
ABAQUS专注结构分析目前没有流体模块。
MSC是比较老的一款软件目前更新速度比较慢。
ADINA是在同一体系下开发有结构、流体、热分析的一款软件，功能强大但进入中国时间比较晚市场还没有完全铺开。
结构分析能力排名：1、ABAQUS、ADINA、MSC、ANSYS流体分析能力排名：1、ANSYS、ADINA、MSC、ABAQUS耦合分析能力排名：1、ADINA、ANSYS、MSC、ABAQUS性价比排名：最好的是ADINA，其次ABAQUS、再次ANSYS、最后MSC ABAQUS软件与ANSYS软件的对比分析1．在世界范围内的知名度两种软件同为国际知名的有限元分析软件，在世界范围内具有各自广泛的用户群。
ANSYS 软件在致力于线性分析的用户中具有很好的声誉，它在计算机资源的利用，用户界面开发等方面也做出了较大的贡献。
ABAQUS软件则致力于更复杂和深入的工程问题，其强大的非线性分析功能在设计和研究的高端用户群中得到了广泛的认可。
abaqus在岩土工程中的应用案例文件abaqus是一种强大的有限元分析软件，可广泛应用于岩土工程中。
下面列举了10个关于abaqus在岩土工程中的应用案例。
1. 地基承载力分析：abaqus可以模拟地基承载力分析，包括地基沉降、土体变形等问题。
通过建立地基土的有限元模型，可以计算地基承载力和变形情况，进而评估土壤的稳定性和可行性。
2. 地下水渗流分析：abaqus可以模拟地下水渗流问题，包括渗流压力、渗流速度等。
通过建立地下水流动的有限元模型，可以计算地下水渗流的分布情况，进而评估地下水资源的利用和保护。
3. 边坡稳定性分析：abaqus可以模拟边坡的稳定性分析，包括边坡滑动、倾斜等问题。
通过建立边坡的有限元模型，可以计算边坡的稳定系数和安全系数，进而评估边坡的稳定性和安全性。
4. 岩土隧道分析：abaqus可以模拟岩土隧道的力学行为，包括围岩应力、位移等问题。
通过建立隧道的有限元模型，可以计算隧道围岩的应力分布和变形情况，进而评估隧道的稳定性和安全性。
5. 地震响应分析：abaqus可以模拟地震对岩土工程的影响，包括地震波传播、结构动力响应等问题。
通过建立岩土工程的有限元模型，可以计算地震波的传播路径和结构的动力响应，进而评估岩土工程的地震安全性。
6. 桩基工程分析：abaqus可以模拟桩基工程的力学行为，包括桩身承载力、桩身变形等问题。
通过建立桩基的有限元模型，可以计算桩身的承载能力和变形情况，进而评估桩基工程的稳定性和可行性。
7. 岩土地下工程分析：abaqus可以模拟岩土地下工程的力学行为，包括地下开挖、地下水渗流等问题。
通过建立岩土地下工程的有限元模型，可以计算地下工程的应力分布和变形情况，进而评估地下工程的稳定性和安全性。
8. 岩土边坡防护分析：abaqus可以模拟岩土边坡的防护措施，包括挡土墙、护坡等问题。
通过建立岩土边坡的有限元模型，可以计算防护结构的稳定性和抵抗能力，进而评估边坡的安全性和可行性。
3.5 ANSYS软件加载、求解、后处理技术3.5.1 ANSYS 3.5.1 ANSYS 荷载概述荷载概述在这一节中将讨论:有限元分析软件及应用 8有限元分析软件及应用 8A. 载荷分类3.5 ANSYS 软件加载、求解、后处理技术3.5 ANSYS 软件加载、求解、后处理技术 B. 加载C. 节点坐标系D. 校验载荷孙瑛孙瑛 E. 删除载荷哈哈尔尔滨滨工工业业大学空大学空间结间结构研构研究中心究中心2010秋2010秋SSRCSSRC1/ 76S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A理技术A. 载荷分类B. 加载A. 载荷分类B. 加载ANSYS中的载荷可分为: 可在实体模型或 FEA 模型节点和单元上加载自由度DOF - 定义节点的自由度( DOF )值结构分析_ 沿单元边界均布的压力沿线均布的压力位移集中载荷 - 点载荷结构分析_力面载荷 - 作用在表面的分布载荷结构分析_压力在关键点处在节点处约约束体积载荷 - 作用在体积或场域内热分析_ 体积膨胀、内生束成热、电磁分析_ magnetic current density等实体模型 FEA 模型惯性载荷 - 结构质量或惯性引起的载荷重力、角速度等在关键点加集中力在节点加集中力SSR SSRC C SSR SSRC C2/ 76 3/ 76S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A处理技术加载续加载续加载续加载续直接在实体模型加载的优点: 在FEA模型加载的优点:+ 几何模型加载独立于有限元网格. 重新划分网格或局 + 可方便在节点上施加荷载或约束.部网格修改不影响载荷.Guidelines Guidelines+ 加载的操作更加容易 ,尤其是在图形中直接拾取时.直接在实体模型加载的缺点: 在FEA模型加载的缺点:?ANSYS网格划分命令生成的单元处于当前激活的单 ?任何网格修改都会使已加荷载无效。
元坐标系中. 因此,实体模型和FEA模型有可能具有不同的坐标系和加载方向。
SSRC SSRCSSRC SSRC4/ 76 5/ 76S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A3.5 ANSYS软件加载、求解、后处理技术 3.5 ANSYS软件加载、求解、后处理技术加载加载续续加载加载续续无论采取何种加载方式,ANSYS求解前都将载荷转化实体模型加载:到有限元模型.因此, 加载到实体的载荷将自动转化Main Menu: Solution -Loads- Apply到其所属的节点或单元上。
均布压力转化到以线为边界的沿线均布的压力各单元上加载到实体的载荷自动转化说明: 可通过在preferences 中选择适当的到其所属分析类型过滤菜单中的选项。
的节点或实体模型FEA 模型单元上使用约束扩展选项时SSR SSRC C SSR SSRC C6/ 76 7/ 76S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A23.5 ANSYS软件加载、求解、后处理技术 3.5 ANSYS软件加载、求解、后处理技术加载加载续续加载加载续续加载集中载荷在左下角展示的二维实体单元中,我们注意到在加力位置出现最大应力 S 23,854。
一个力就是可以在一个节点或关键点处施加的集中载荷也可以叫当在力附近的节点和单元不被选中时,S 12,755 就会移到底部角点处,这是由于在该角点处约束引起的另一“点载荷”处应力奇异。
和力一样,点载荷适合于线状模型,如梁,桁架,弹簧等。
在实体单元或壳单元中, 点载荷往往引起应力奇异,但当忽略了附近的应力时,它仍然是可接受的。
记住,可以通过选择来忽略附近施加了点载荷的单元。
SSRC SSRCSSRC SSRC8/ 76 9/ 76S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A3.5 ANSYS软件加载、求解、后处理技术 3.5 ANSYS软件加载、求解、后处理技术加载加载续续加载加载续续加载集中载荷通过不选底部角点附近的节点和单元,就可以在上孔附近施加一个力需要有以下信息:得到预期的应力 S 8,098。
节点号可以通过拾取确定力的大小单位应与正在使用的单位系统保持一致力的方向 ? FX, FY, 或 FZ使用:Solution - Loads - Apply Force/Moment或命令 FK 或 FSSR SSRC C SSR SSRC C10 / 76 11 / 76S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A 3拾取 lines3.5 ANSYS软件加载、求解、后处理技术 3.5 ANSYS软件加载、求解、后处理技术加载续加载续加载加载续续加载面力载荷加载面力载荷(续)Main Menu: Solution -Loads- Apply Pressure On Lines500 500L3VALI 500坡度压力载荷沿起始关输入一个拾取键点I 线性变化到第二Line 压力值即为 1000均布载荷,500 个关键点 J。
L3VALI 500两个数值VALJ 1000定义如果加载后坡度的方向坡度压力相反, 将两个压力数值颠1000倒即可。
500说明:压力数值为正表示其方向指向表面L3VALI 1000VALJ 500SSRC SSRCSSRC SSRC12 / 76 13 / 76S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A3.5 ANSYS软件加载、求解、后处理技术 3.5 ANSYS软件加载、求解、后处理技术加载续加载续加载续加载续加载约束载荷(续)加载约束载荷在线和面上加载位移约束:在关键点加载位移约束:Main Menu: Solution -Loads- Apply -Structural- Displacement On LinesMain Menu: Solution -Loads- Apply -Structural- Displacement On + OR On Areas+Keypoints +Expansion option 可使相同的载荷加在位拾取于两关键点连线的所有节点上keypoints例K6要固定一边,只要拾取关键点6 、7, 并设置all DOFs 0和 KEXPNDyes.K7SSR SSRC C SSR SSRC C14 / 76 15 / 76S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A43.5 ANSYS软件加载、求解、后处理技术 3.5 ANSYS软件加载、求解、后处理技术加载续加载续 C. C. 节点坐标系节点坐标系加载惯性力所有的力,位移,和其它与方向有关的节点量都惯性荷载当模型具有质量有效时,通过指定密度施加。
也可以在节点坐标中说明。
可以通过使用质量单元(如MASS21,但通过密度施加输入量:的方法更常用且更有效。
力和力矩 FX, FY, FZ, MX, MY, MZMain Menu: Solution -Loads- Apply -位移约束 UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZStructural- Inertia ? Gravity Global耦合和约束方程命今:MP, DENS, 1, 7850其它ACEL,,, 9.8输出量:计算出的位移 UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ反力 FX, FY, FZ, MX, MY, MZ其它SSRC SSRCSSRC SSRC16 / 76 17 / 76S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A3.5 ANSYS软件加载、求解、后处理技术 3.5 ANSYS软件加载、求解、后处理技术节点坐标系节点坐标系节点坐标系节点坐标系节点坐标系和模型中的每个节点有关。
