下载文档原格式
第一章绪论1.1内燃机活塞组有限元研究的背景和意义内燃机是目前世界上应用最广泛的热动力装置，它主要利用燃料燃烧释放出的热能产生有用的机械能做功。
经历了百余年的发展，内燃机领域己经取得了长足的进步。
在现今的社会中，几乎所有的交通工具均以内燃机做其核心的动力源。
回溯整个20世纪，内燃机技术的成熟推动了整个人类社会向前进步，其广泛的应用也造就了这个世纪的繁荣。
随着各种新技术的研究成果应用到发动机设计过程中，以及愈来愈严格的排放法规的现在，发动机正想着高转速，高功率和低油耗的方向发展。
功率的提高必然带来一些负面的影响。
如加重了活塞的热负荷，使得活塞的温度超过活塞材料所能承受的味道，大大降低了活塞磁疗的强度，严重时可能活塞会出现龟裂甚至烧损。
缸内爆发压力增加是活塞和缸体，缸盖承受的接卸符合增大。
可能导致活塞和缸体缸盖因强度不足而产生破坏。
此外压力升高率过大时，会产生敲缸现象，增加发动机的燃烧噪声，当提高发动机的转速以增大发动机的功率时，各个运动部件的惯性力也随着增加，使得活塞销和活塞销座的受力问题更为突出。
缸体对活塞的支撑力也增大。
于是发动机的噪声问题成为整车噪声中的主要问题【21】。
尽管转速的自己可以减少发动机的传热损失，但却同时造成发动机的NOx排放增加，在排放法规要求日益严格的今天，这一问题的得与失显得要慎重考虑。
不仅如此，还会造成摩擦损失的增加。
在满足发动机高功率设计的同时，必须要考虑发动机的温度和强度方面的要求。
发动机是一切动力装置的新章，而作为发动机关键部件的活塞又是重中之重，活塞热负荷和热强度问题的解决常常是提高征集技术水平的关键，直接影响内燃机工作可靠性和耐久性。
为了减少发动机的整机重量和提高功率，中小型柴油机几乎都采用铝合金作为材料，为了减少活塞的传热和热负荷，人们正尝试使用陶瓷作为活塞的材料。
有限元法是当今工程分析中应用最广泛的数值计算方法。
由于它的通用性和有效性，受到工程技术界的高度重视。
《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。
ANSYS计算大体积混凝土温度场的关键技术在大型混凝土结构建设的过程中，温度场分析对保障混凝土结构的安全性至关重要。
ANSYS作为工程领域中常用的数值模拟工具，能够对混凝土温度场进行准确的计算，为混凝土结构的设计和施工提供科学依据。
但是，对于大体积混凝土的温度场计算，存在一些关键技术需要考虑，下面将进行详细介绍。
1. 混凝土的物理性质混凝土的物理性质是温度场模拟中的关键因素之一。
混凝土在浇筑后的初凝期、成型期、硬化期、老化期等各个阶段的物理性质都存在巨大的变化。
因此，在进行混凝土的温度场计算前，需要准确地测量混凝土在不同时间点的物理性质，如热导率、比热容、密度等。
2. 热源的模拟混凝土的温度场计算需要考虑混凝土内部的各种热源对温度场的影响。
建筑中的热源包括太阳辐射、室内外温度差、人体热辐射等，需要对这些热源进行准确的模拟。
3. 初始条件的设置混凝土温度场计算的初始条件设置直接影响计算结果的准确性。
混凝土在浇筑后的初始温度值、初始变形状态的设置等都需要进行准确、合理的处理。
4. 传热模型的选择对于大体积混凝土的温度场计算，需要选择合适的传热模型。
传热模型可以根据混凝土的物理性质和热源的模拟情况，选择适用于不同情况下的传热模型，如动态传热模型、静态传热模型等。
5. 计算方法的选择针对大体积混凝土温度场的计算，需要选择合适的计算方法。
常用的方法有有限元法、有限差分法等，需要根据混凝土内部温度场、变形场等的变化情况，选择合适的计算方法。
6. 数值模拟使用ANSYS进行混凝土温度场计算，需要进行数值模拟。
数值模拟是对真实物理系统的数学模拟，通过建立数学模型，利用计算机运算获得物理系统的各种行为特性，如温度场、应力场、变形场等。
7. 计算结果的验证在进行混凝土温度场计算后，需要对计算结果进行验证。
验证结果通常采用实验测试的方式进行验证，如温度测试、原位应力测试、变形测试等。
，针对大体积混凝土温度场计算，需要考虑混凝土的物理性质、热源模拟、初始条件设置、传热模型选择、计算方法选择、数值模拟和计算结果验证等方面的关键技术，以保证计算结果的准确性和可靠性。
ansys 求当结构内侧温度为0度而外侧温度为-10度时的变形1.引言1.1 概述概述本文旨在研究在给定条件下的结构变形问题。
具体而言，我们关注的是当结构内侧温度为0度，而外侧温度为-10度时，结构的变形情况。
为了解决这一问题，我们采用了ANSYS模拟方法。
ANSYS作为一种常用的工程仿真软件，能够对复杂结构进行力学分析，并得出相应的结果。
通过在ANSYS中设置合适的边界条件和材料属性，我们可以模拟不同温度下的结构变形情况。
在本文中，我们首先进行了背景介绍，介绍了该问题的背景和相关研究现状。
然后，我们详细讨论了使用ANSYS进行模拟的方法。
通过分析和讨论模拟结果，我们将得出对结构变形情况的评估和结论。
通过本文的研究，我们希望能够揭示在不同温度条件下结构的变形情况，为相关工程实践提供参考和指导。
同时，我们也期待这项研究能够为进一步探索结构变形领域提供一定的理论和实践基础。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要包括对本篇文章的概述、文章结构和研究目的的介绍。
首先概述研究的背景和意义，说明研究的目的和重要性。
然后介绍文章的结构，即各个章节的内容和逻辑顺序。
最后明确研究的目的，指出本文的研究重点和亮点。
正文部分主要包括背景介绍和ANSYS模拟方法。
在背景介绍章节中，可以从结构分析的角度出发，说明为什么需要对结构内侧温度为0度而外侧温度为-10度时的变形进行研究。
介绍相关的理论知识和前人研究成果，展示研究的基础和现有问题。
在ANSYS模拟方法章节中，详细介绍使用ANSYS软件进行结构分析的步骤和方法。
包括建模、网格划分、边界条件设置等。
同时，可以说明为什么选择ANSYS作为研究工具，以及其在结构分析领域的优势和应用。
结论部分主要包括对结果的分析和结构变形评估。
在结果分析章节中，对模拟结果进行定量或定性的分析，解释温度变化对结构变形的影响。
基于ANSYS的温度场仿真分析引言：在工程领域中，温度场分布的仿真分析是一项重要的工作。
温度场分布的准确预测和优化设计对于许多工业过程和产品的设计和改进至关重要。
在这里，我们将介绍一种基于ANSYS软件的温度场仿真分析方法。
一、ANSYS软件简介ANSYS是一种广泛使用的通用有限元分析（FEA）软件。
它提供了强大的功能，可以进行多种物理和工程仿真分析。
其中，温度场分布的仿真分析是ANSYS的一个主要功能之一二、温度场仿真分析的步骤1.几何建模：使用ANSYS的几何模块进行物体的几何建模。
可以通过绘制二维或三维几何形状来定义和创建模型。
2.网格划分：对几何模型进行网格划分，将其划分为小的单元，以便进行离散化计算。
网格划分的质量直接影响到仿真结果的准确性和计算速度。
3.边界条件设置：根据具体的问题，设置物体表面的边界条件。
边界条件包括固定温度、传热系数、对流换热等。
边界条件设置的准确与否对温度场的分布有重要影响。
4.材料属性定义：为物体的各个部分定义材料属性，包括热导率、热容量等。
这些属性是模型中的重要参数，直接影响到温度场的分布。
5.求解和后处理：设置求解算法和参数，开始进行仿真计算。
求解器根据网格和边界条件，通过计算方程的数值解确定温度场的分布。
计算完成后，可以进行后处理，生成温度场分布的图表和报告。
三、温度场仿真分析的应用温度场仿真分析在多个工程领域中得到广泛应用。
以下是几个示例：1.电子设备散热优化：通过温度场仿真分析，可以评估电子设备中的热量分布，优化散热设计，确保电子设备的正常运行和寿命。
2.汽车发动机冷却系统：通过温度场仿真分析，可以预测汽车发动机冷却系统中的温度分布，优化冷却器的大小和位置，提高冷却效果。
3.空调系统设计：通过温度场仿真分析，可以预测房间内的温度分布，优化空调系统的风口布置和参数设置，实现舒适的室内温度。
4.熔炼和混合过程优化：通过温度场仿真分析，可以预测熔炼和混合过程中的温度分布，优化加热和冷却控制，提高生产效率和产品质量。
Ansys Workbench在电机温度场分析的实际运用摘要：温升高是电机最为主要的故障原因，而电机的种类很多，不同种类有着多种多样冷却方式，因此，电机的温度分析较为复杂，传统方法是以热负荷作为基准根据试验结果类比电机的设计温升，对于一些特殊结构的电机，热负荷类比法就不能满足设计需要。
采用Ansys Workbench仿真软件通过FEA有限元分析（Finite Element Analysis），可以对特殊结构电机定转子热源分布、以及传导、对流、辐射等要素进行网格化分析。
本文以具体案例的设计分析过程，论述Ansys Workbench稳态温度场在电机设计中的实际运用。
关键词：温升电机温度场有限元Ansys1引言我们以一台低压变频异步电动机YVF400-6-315KW、380V、50HZ为研究对象，对其定转子温度场进行仿真分析，对比求解结果与最后型式试验的偏差，从而验证Ansys Workbench仿真软件在特殊电机设计的实际运用。
电动机主要的设计参数如下：2 2D建模2.1 在Ansys Workbench程序界面下，通过ToolBox,进入稳态温度分析Steady-state-Thermal工作平台；2.2 在Steady-state-Thermal工作平台点取Geometry进行几何形状设置；或者在Analysis Systems树状下右侧窗口，右键选取Geometry--Import导入定子或转子三维部件的stp、sat、step等格式；2.3 在Steady-state-Thermal工作平台右键选取Geometry-第二行Edit Geometry in DesignModeler----可进入DM-右键点取Import1，选取生成-Generate；可获得每个部件的建模信息。
3、材料设置3.1 回到workbench对第三行Model右键Edit---进入Mechancial Enterprise机械单元,在Outline下的Model点取Geometry项下的每个零部件，左下表格中可以查看体积、面积、重量，并且设置材料名称、密度、热导率等；3.2 定转子材料设置，40度左右的热导率按下表：4、划分网格在workbench对第三行Model右键Edit进入Mechancial Enterprise机械单元，菜单栏点取Generate Mesh ，在树状mesh下表格relevance设置网格的相关属性，数字越小，节点和单元数越少。
ANSYS大型变压温度场的有限元分析
杨涛
华北科技学院机电工程系材控B112班
摘要：变压器是一种静止的电能转换装置，它利用电磁感应原理，根据需要可以将一种交流电压和电流等级转变成同频率的另一种电压和电流等级。
它对电能的经济传输、灵活分配和安全使用具有重要的意义；同时，它在电气的测试、控制和特殊用电设备上也有广泛的应用。
如何开发合适的温度场计算技术，准确地计算变压器在各种运行状态下内部线圈、结构件及铁芯等部位的温度，控制内部热点温度不超过其内部绝缘材料的许用温度，从而保证变压器的热寿命，提高变压器的安全可靠性，是企业急需解决的问题。
准确计算出变压器的平均温升和最热点温升，并合理地控制其分布，以满足标准要求，是保证变压器安全、稳定和高校运行的关键。
关键字：温度场;变压器；铁芯；有限元；ANSYS
1引言
变压器是电力网中的主要设备，其总容量达到发电设备总容量的5～6倍。
电力变压器的技术性能、经济指标直接影响着电力系统的安全性、可靠性和经济性。
随着科学技术的发展、生产技术的进步以及新型电工材料的开发应用，变压器的各项性能指标不断刷新，单机容量越来越大，变压器中的漏磁场也随之增大，引起了人们的关注。
在额定运行情况下，漏磁场的增强引起的变压器附加损耗的增加将直接影响变压器的运行效率和产品的竞争力。
严重的是，由于漏磁场在一定范围内的金属结构件中产生的涡流损耗不均匀，有可能造成这些结构件的局部过热现象。
变压器的容量越大，漏磁场就越强，从而使稳态漏磁场引起的各种附加损耗增加，如设计不当它将造成变压器的局部过热，使变压器的热性能变坏，最终导致绝缘材料的热老化与击穿。
在电力系统发生短路时，暂态短路电流产生的漏磁场还可能产生巨大的机械力，对其绝缘和机械结构造成致命威胁。
为了避免此种事故发生，必须对漏磁场进行全面的分析。
为此，对变压器运行的效率、寿命和可靠性提出了越来越高的要求。
变压器在220℃温度下, 保持长期稳定性，在350℃温度下, 可承受短期运行，在很广的温度和湿度范围内, 保持性能稳定，在250℃温度下, 不会熔融,流动和助燃，在750℃温度下, 不会释放有毒或腐蚀性气体。
为了减少过高温度对变压器绝缘材料的影响，使变压器实现预期的使用寿命，保证变压器安全可靠的运行，变压器各部分都有各自所规定的温度极限，现主要对变压器的铁芯和绕组进行有限元分析。
2变压器
2.1变压器的基本原理
由于变压器是利用电磁感应原理工作的，因此它主要由铁心和套在铁心上的两个（或两个以上）互相绝缘的线圈所组成，线圈之间有磁的耦合，但没有电的联系（如图1所示）。
图1 变压器的工作原理图
按图中标明的变量关系，变压器的电动势平衡方程可写成：
假定变压器两边绕组的电压和电动势的瞬时值都按正弦规律变化，可得一次、 二次绕组中电压和电动势的有效值与匝数的关系为：
如果忽略铁磁损耗，根据能量守恒原理，变压器的输入与输出电能相等，即：
由此可得变压器一次、二次绕组中电压和电流有效值的关系：
因此，只要改变一次、二次绕组的匝数比 k ，便可达到变换输出电压 u 2 或 i 2 大小的目的，这就是变压器利用电磁感应原理，将一种电压等级的交流电源转换成同频率的另一种电压等级的交流电源的基本工作原理。
2.2变压器的基本结构
铁心是变压器的主磁路，又作为绕组的支撑骨架。
铁心分铁心柱和铁轭两部分，铁心柱上装有绕组，铁轭是联接两个铁心柱的部分，其作用是使磁路闭合。
绕组是变压器的电路部分，常用绝缘铜线或铝线绕制而成，近年来还有用铝箔绕制的。
为了使绕组便于制造和在电磁力作用下受力均匀以及机械性能良好，一般电力变压器都把绕组绕制成圆形的（如图2所示）。
t ΦN e u d d 111=-=t
ΦN e u d d 222==k N N E E U U ===2121212211I U I U =2
121I I U U =
图2 绕组和铁芯2.3变压器的主要参数
2.4变压器的结构参数
3有限元分析
3.1建模
电磁场数值计算中，首先要解决的问题就是建立数学模型。
一个好的数学模型，既要求能够比较准确地反应客观实际，还要易于求解。
变压器模型剖分图
3.1变压器的剖视图
3.2模型图划分网格
用ANSYS绘制的网格划分之后的图
3.3进行温度场分析
铁芯温度场分布
低温绕组温度场分布
由图中可以看出，绕组由底部向顶部温度升高，并且温差越来越大，顶部温度最高。
热流量分布并不均匀。
油箱外表面温度场分布
4结论
通过对变压器的铁芯和绕组进行温度场有限元分析，可以得出高低压绕组都是随着轴向高度的增大而上升，最热点均靠近端部位置。
高压绕组温升要高于低压绕组，这是因为铝导线的散热差并且高压单层体积大于低压单层体积。
铁心温升轴向高度增加，中间心柱要略高于周边。
不论是高压绕组还是低压绕组，温度分布是不均匀的，下部温度低，上部温度高，绕组的最低温度位于整个绕组的底端，最高温度位于整个绕组的上半部分。
变压器开始工作时，铁心内部最先发热，温度最高，靠近绕组处的铁心较其他地方温升偏高，但其内部温度最终达到了一个近似平衡的状态。
变压器运行过程中绕组的温度高于铁心且绕组和铁心的温度最终会分别达到近似平衡的状态。
通过此次建模及分析，使我对变压器的概念了解加深，在查阅了相关资料和书籍后，建立了简单的模型，在对温度场的分析过程中做的并不全面。
在此次课程中，使我对ANSYS 有限元分析有了初步的了解和认识，ANSYS软件可对多种类型的工程和产品的物理力学性能进行分析、模拟、预测、评价和优化，以是实现产品技术创新，在各个领域中得到了广泛的应用。
希望在以后的学习和工作过程中，能够更加系统和深入的学习有关ANSYS有限元分析的使用技巧，使其在我以后的工作和生活中发挥更大的作用。
