最新Ansys温度应力分析步骤汇总
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《基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》篇一一、引言焊接作为一种重要的工艺方法,广泛应用于各种工程结构中。
然而,焊接过程中产生的温度场和应力分布对焊接结构的质量、性能和使用寿命有着重要的影响。
因此,对焊接温度场和应力的研究具有非常重要的意义。
本文将通过ANSYS软件进行焊接温度场和应力的数值模拟研究,以期为焊接工艺的优化提供理论依据。
二、焊接温度场的数值模拟1. 建模与材料属性设定在ANSYS中建立焊接结构的几何模型,设定材料的热学性能参数,如热导率、比热容等。
同时,设定焊接过程中的热源模型,如高斯热源模型等。
2. 网格划分与边界条件设定对模型进行合理的网格划分,以便更好地捕捉温度场的分布情况。
设定边界条件,包括环境温度、对流换热系数等。
3. 求解与结果分析通过ANSYS的瞬态热分析模块进行求解,得到焊接过程中的温度场分布情况。
分析温度场的变化规律,研究焊接过程中的热循环行为。
三、焊接应力的数值模拟1. 建模与材料属性设定在ANSYS中建立与温度场分析相同的几何模型,设定材料的力学性能参数,如弹性模量、泊松比等。
同时,导入温度场分析的结果作为应力分析的初始条件。
2. 网格划分与约束条件设定对应力分析模型进行网格划分,并设定约束条件,如固定支座等。
这些约束条件将影响应力的分布情况。
3. 求解与结果分析通过ANSYS的结构分析模块进行求解,得到焊接过程中的应力分布情况。
分析应力的变化规律,研究焊接过程中的残余应力分布情况。
同时,结合温度场分析结果,研究温度与应力之间的关系。
四、结果与讨论1. 温度场分析结果通过ANSYS的数值模拟,得到了焊接过程中的温度场分布情况。
结果表明,在焊接过程中,焊缝处的温度较高,随着距离焊缝的增大,温度逐渐降低。
同时,随着时间的变化,温度场呈现出明显的热循环行为。
2. 应力分析结果在应力分析中,我们发现焊接过程中会产生较大的残余应力。
这些残余应力主要分布在焊缝及其附近区域,并呈现出一定的规律性。
第36例热应力分析(间接法)实例一液体管路本例介绍了利用间接法进行热应力计算的方法和步骤:首先进行热分析得到结构节点温度分布,然后把温度作为载荷施加到结构上并进行结构分析。
36.1概述利用间接法计算热应力,首先进行热分析,然后进行结构分析。
热分析可以是瞬态的,也可以是稳态的,需要将热分析求得的节点温度作为体载荷施加到结构上。
当热分析是瞬态的时,需要找到温度梯度最大的时间点,并将该时间点的结构温度场作为体载荷施加到结构上。
由于•间接法可以使用所有热分析和结构分析的功能,所以对「•大多数情况都推荐使用该方法。
间接法进行热应力计算的主要步骤如下。
热分析瞬态热分析的过程在前例已经介绍过,下面介绍稳态热分析。
稳态热分析用于研究稳定的热载荷对结构的影响,有时还用于瞬态热分析时计算初始温度场。
稳态热分析主要步骤如bo1.建模稳态热分析的建模过程与其他分析相似,包括定义单元类型、定义单元实常数、定义材料特性、建立几何模型和划分网格等。
但需注意的是:稳态热分析必须定义材料的导热系数。
2.施加载荷和求解⑴指定分析类型。
Main Menu-*Solution-*Analysis Type~*New Analysis,选择Static.⑵施加载荷。
nJ■以施加的载荷有恒定的温度、热流率、对流、热流密度、生热率,Main Menu-*Solution-*Define Loadsf Apply—Thermal.(3)设置载荷步选项。
普通选项包括时间〔用于定义载荷步和子步)、每一载荷步的子步数,以及阶跃选项等,Main Menu-*Solution-*Load Step Opts—k Time/Frequenc->Time->Time Step.非线性选项包括:一迭代次数(默认25), Main Menu-*Solution-*Load Step Opts-* Nonlinear-* Equilibrium Iter;翻开自动时间步长,Main Menu-*Solution-* Load Step Opts —Time/Frequenc—Time—Time Step 等.图36-11转换单元类型对话框设定单元轴对称选项拾取菜单Main Menu —Preprocessor—Element Type —Add/Edit/Delete 弹出“ElementTypes”对话框,单击其“Options”按钮,弹出如图36-12所示的对话框,选择“K3”下拉列表框为“Axisymmetric",单击“0K"按钮,然后单击"Element Types M对话框的“Close"按钮。
1、建立模型1.1创建关键点:1.1.1 Preprocesser/creat/modeling/keypoints/in active cs ,输入坐标(0,0)/apply。
在输入坐标。
在输入坐标(3,0)(6,0)(1.6,-1)(4.6,-1)。
1.1.2 Preprocesser/creat/modeling/lines/lines/straight line以此连接各点。
1.2设置单元类型Preprocesser/element type /add edit delete,设置单元类型为pipe/Elast straight 161.3定义实常数 Preprocesser/real constant /add edit delete,在选择add ,type1 pipe 16.如下输入数据内径0.08,壁厚0.01。
1.4定义材料属性。
Preprocesser/material props/material model,在选择structure/liner/elastic/isotonic定义ex=20000,prxy=0.32 网格划分2.1 智能网格划分,Preprocesser/meshing/meshtool,在弹窗smart size勾选,在选择2处。
3.求解3.1 定义约束:Solution /Define Loads /Apply /Structural/Displacement/on keypoint,选择左右两个端点。
在如下窗口中选择all dof。
3.2 定义荷载3.2.1 定义稳态,solution/analysis type/new analysis,再再弹窗中选择transient/ok,在弹窗中选择full。
3.2.2定义第一个载荷步3.2.2.1 加载集中力:Solution /Define Loads /Apply /Pressure/On Line,选择中间的点。
热流体在代有冷却栅的管道里流动,如图为其轴对称截面图。
管道及冷却栅的材料均为不锈钢,导热系数为1.25Btu/hr-in-oF,弹性模量为28E6lb/in2泊松比为0.3。
管内压力为1000 lb/in2,管内流体温度为450 oF,对流系数为1 Btu/hr-in2-oF,外界流体温度为70 oF,对流系数为0.25 Btu/hr-in2-oF。
求温度及应力分布。
7.3.2菜单操作过程7.3.2.1设置分析标题1、选择“Utility Menu>File>Change Title”,输入Indirect thermal-stress Analysis of a cooling fin。
2、选择“Utility Menu>File>Change Filename”,输入PIPE_FIN。
7.3.2.2进入热分析,定义热单元和热材料属性1、选择“Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete”,选择PLANE55,设定单元选项为轴对称。
2、设定导热系数:选择“Main Menu>Preprocessor>Material Porps>Ma terial Models”,点击Thermal,Conductivity,Isotropic,输入1.25。
7.3.2.3创建模型1、创建八个关键点,选择“Main Menu>Preprocessor>Creat>Keypoints>On Active CS”,关键点的坐标如下:3、设定单元尺寸,并划分网格:“Main Menu>Preprocessor>Meshtool”,设定global size为0.125,选择AREA,Mapped,Mesh,点击Pick all。
7.3.2.4施加荷载1、选择“Utility Menu>Select>Entities>Nodes>By location>X coordinates,From Full”,输入5,点击OK,选择管内壁节点;2、在管内壁节点上施加对流边界条件:选择“MainMenu>Solution>Apply>Convection>On nodes”,点击Pick,all,输入对流换热系数1,流体环境温度450。
ANSYS热应力分析实例热应力是指由于温度变化引起的材料内部应力。
在工程设计中,热应力分析对于预测材料在实际使用条件下的性能至关重要。
ANSYS是一款领先的有限元分析软件,可以在工程设计和分析中进行热应力分析。
本文将介绍一个简单的热应力分析实例,以帮助读者了解如何使用ANSYS进行该类型的分析。
在这个实例中,我们将使用ANSYS来模拟一个由钢材制成的热板,在其表面施加热流。
我们将分析在不同的热流条件下,热板表面的温度分布及由此产生的热应力。
首先,我们需要在ANSYS中建立模型。
我们选择建立一个二维平面应力模型,模型尺寸为2mx1m。
我们为钢材定义材料属性,包括杨氏模量和泊松比。
接下来,我们为模型施加边界条件,固定模型的下边界,模拟一个定量的热流施加在模型的上边界。
然后,我们需要定义热流的边界条件。
我们选择在模型的上边界施加一个固定的热流密度,例如1000W/m^2、我们还需要定义热板的初始温度,通常可以选择室温或其他合适的温度。
接下来,我们进行热传导分析。
在ANSYS中,我们可以通过定义热传导方程和边界条件来模拟热流的传导行为。
我们将求解热传导方程,得到热板上每个点的温度分布。
一旦我们得到了热板的温度分布,我们可以通过热传导方程计算热应力。
热应力是由于温度变化引起的材料内部应力,可以通过考虑材料的热膨胀系数和热导率来计算。
在ANSYS中,我们可以使用热应力分析模块来计算模型中每个点的热应力。
最后,我们可以通过后处理功能来查看热板表面的温度分布和热应力分布。
我们可以将结果可视化为温度云图和热应力云图,以便更直观地理解热应力的分布情况。
我们还可以提取特定点的温度和热应力数值,以帮助评估热板在不同热流条件下的性能表现。
总的来说,热应力分析是工程设计中非常重要的一部分,能够帮助工程师预测材料的性能并优化设计。
ANSYS作为一款功能强大的有限元分析软件,可以帮助工程师进行精确的热应力分析,并提供丰富的可视化和后处理功能。
《有限元法》课程实训原创性声明本人郑重声明:本课程设计的所有工作,是在老师的指导下,由作者本人独立完成的。
有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。
除文中已注明引用的内容外,本报告不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
作者(签字):日期:2013年 12月5日目录一、前言 (4)二、研究的问题 (5)三、力学模型 (6)四、有限元模型 (7)五、结果分析及结论 (11)六、心得体会 (12)七、参考文献 (12)前言在科学研究和工程设计中,基于建模与仿真的数字化已经成为当今科技发展的必然趋势,有限元分析已经成为该领域的最重要方法之一。
随着有限元理论和计算机硬件的发现,有限元软件越来越成熟,已经成为工程师实现工程创新和产品创新的得力助手和有效工具。
ANSYS软件是融结构,流体,电磁场,声场和热场分析与一体的大型通用有限元分析软件。
可广泛应用与土木,地质,矿业,材料,机械,仪器仪表,热工电子,水利,生物医学和原子能等工程的分析和科学研究。
经过近四十年的发展及完善,ANSYS软件已经成为国际上最知名,应用领域最广泛,使用人员最多的软件之一,是实施有限元分析的最重要平台之一。
有限元方法是力学,计算数学和现代计算技术相结合的产物,是一种求解微分方程边界值问题和初值问题的强有力的数值方法,是求解各种复杂物理问题的重要方法,同时也是处理各种复杂工程问题的重要手段,也是进行科学研究的重要工具。
用有限个单元将连续体离散化,通过对有限个单元作分片差值求解各种力学,物理问题的一种数值方法。
有限元法把连续体离散化成有限个单元:杆系结构的单元式每一种杆件:连续体的单元式各种形状(如三角形,四边形,六面体等)的单元体。
每个单元的场函数式只包含有限个待定节点参量的简单场函数,这些单元场函数的集合就能近似代表整个连续体的场函数。
基于ANSYS有限元软件实现施工温控仿真的主要技术(1)研究方法和分析流程本次计算利用ANSYS软件来进行象鼻岭碾压混凝土拱坝全过程温控仿真计算分析。
具体分析流程如下:1)收集资料:包括工程气象水文资料、大坝体型、热力学参数、工程进度、施工措施、防洪度汛和蓄水等。
2)整理分析资料:参数拟合、分析建模方法。
3)建模:采用ANSYS软件进行建模,划分网格。
4)编写计算批处理程序:根据资料结合模型编写计算温度场的ANSYS批处理程序。
5)检查计算批处理程序:首先检查语句,然后导入计算模型检查所加荷载效果。
6)计算温度:使用ANSYS软件温度计算模块进行计算。
7)分析温度结果:主要分析各时刻的温度场分布和典型温度特征值。
8)应力计算建模:模型结构尺寸与温度分析模型相同,需要改变把温度分析材料参数改为应力分析材料参数。
9)计算应力:使用ANSYS软件温度应力计算模块和自编的二次开发软件进行计算。
10)分析应力结果:主要分析应力场分布和典型应力特征值。
11)编写报告:对计算流程和结果实施进行提炼总结,提出可行的温控指标和措施。
(2)前处理1)建模方法选择。
有限元建模一般有两种方法:一种为通过点线面几何拓扑的方法建模,这种建模方法精确,但是比较费时。
对于较大规模的建模任务花费时间太多。
另一种为通过其他软件导入,如CAD,通过在其他软件中建模,然后输出为ANSYS 可以识别的文件类型,再导入ANSYS中完成建模过程,这种建模方式精度较直接建模的精度要稍低一些,但是由于要求建模的模型已经在CAD软件中完成了初步建模,可以直接拿来稍作处理即可应用,时间花费较少。
本计算选用从CAD 软件导入ANSYS中来建立模型。
2)建模范围。
建模范围可以分为全坝段建模和单坝段建模,全坝段建模可以全面反映整个坝体的温度和应力情况,但是建模难度高、计算量大;单坝段建模建模难度小,计算量也相对较小,一般情况下单坝段建模即可满足要求。
3)施工模拟层厚。