ansys热-应力耦合分析.ppt

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1、热热-应力分析应力分析第第 7 章章INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training Manual热热-应力分析应力分析本章简要描述如何作热本章简要描述如何作热-应力分析应力分析.目的有两个目的有两个:向用户展示在应力分析中如何施加热载荷向用户展示在应力分析中如何施加热载荷向用户介绍耦合分析向用户介绍耦合分析.主要包括以下主题主要包括以下主题:A.概述概述B.顺序耦合顺序耦合C.直接耦合直接耦合D.专题讨论专题讨论January 30,2001INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Pa

2、rt 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training Manual热热-应力分析应力分析A.概述概述热应力的产生热应力的产生结构受热或变冷时，由于热胀冷缩产生变形结构受热或变冷时，由于热胀冷缩产生变形.若变形受到某些限制若变形受到某些限制如位移受到约束或施如位移受到约束或施加相反的力加相反的力则在结构中则在结构中 产生产生热应力热应力.产生热应力的另一个原因是由于材料不同而产生热应力的另一个原因是由于材料不同而形成的形成的不均匀变形不均匀变形(如如,不同的热膨胀系数不同的热膨胀系数).约束产生 热 应力材料不同产生热应力January 30,2001INTR

3、ODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training Manual热热-应力分析应力分析概述概述在在ANSYS中解决热中解决热-应力问题的方法有两种。两种方法各有应力问题的方法有两种。两种方法各有长处。长处。顺序耦合顺序耦合-传统方法使用两种单元类型，将热分析的结果做为结构温度传统方法使用两种单元类型，将热分析的结果做为结构温度载荷载荷+当运行很多热瞬态时间点但结构时间点很少时效率较高当运行很多热瞬态时间点但结构时间点很少时效率较高+可以很容易地用输入文件实现自动处理可以很容易地用输入文件实现自动处理直接直接+

4、新方法使用一种单元类型就能求解两种物理问题新方法使用一种单元类型就能求解两种物理问题+热问题和结构现象之间可实现真正的耦合热问题和结构现象之间可实现真正的耦合-在某些分析中可能耗费过多的时间在某些分析中可能耗费过多的时间January 30,2001INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training Manual热热-应力分析应力分析B.顺序耦合顺序耦合顺序耦合涉及两种分析顺序耦合涉及两种分析:1.首先做一个稳态首先做一个稳态(或瞬态或瞬态)热分析热分析建立热单元模型建立热单元模型施加热载荷施加热载荷

5、求解并查看结果求解并查看结果2.然后做静力结构分析然后做静力结构分析把单元类型转换成结构单元把单元类型转换成结构单元.定义包括热膨胀系数在内的结构材料属性定义包括热膨胀系数在内的结构材料属性.施加包括从热分析得到的温度在内的结构载施加包括从热分析得到的温度在内的结构载荷荷求解并查看结果求解并查看结果热分析热分析结构分析结构分析jobname.rthjobname.rst温度温度January 30,2001INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training Manual热热-应力分析应力分析顺序耦合顺

6、序耦合1.热分析热分析该过程在第该过程在第6章中描述章中描述.2.结构分析结构分析a)返回到返回到 PREP7，把热单元类型转换成结构类型把热单元类型转换成结构类型.Preprocessor Element Type Switch Elem Type或用或用 ETCHG 命令命令注意注意:转换单元类型时，将把所有的单元选项重新设置回它们原来的转换单元类型时，将把所有的单元选项重新设置回它们原来的缺省设置缺省设置.例如例如,若用户在热分析中使用的是若用户在热分析中使用的是2-D轴对称单元，则需要轴对称单元，则需要在转换后重新指定轴对称选项在转换后重新指定轴对称选项.因此因此,一定要确保设置正确的

7、单元选项一定要确保设置正确的单元选项:Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Options 或使用或使用 ETLIST 和和 KEYOPT 命令命令January 30,2001INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training Manual热热-应力分析应力分析顺序耦合顺序耦合b)定义结构的材料属性定义结构的材料属性(EX,等等.),包括热膨胀系数包括热膨胀系数(ALPX).(若使用的是若使用的是ANSYS提供的材料库，材料提供的材料库，材料 的热属性和

8、结构属性均已定义，该步可以的热属性和结构属性均已定义，该步可以省略省略.)注意注意:如果没有定义如果没有定义 ALPX或将该项设置为或将该项设置为0，则不能计算热应变，则不能计算热应变.用用户可以使用该项技巧户可以使用该项技巧“关闭关闭”温度的影响温度的影响!c)指定静力分析类型指定静力分析类型.该步仅在热分析类型为瞬态时使用该步仅在热分析类型为瞬态时使用Solution -Analysis Type-New Analysis或使用或使用 ANTYPE 命令命令 January 30,2001INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANS

9、YS 5.7-Part 1Training Manual热热-应力分析应力分析顺序耦合顺序耦合d)施加结构载荷并把温度作为载荷的一部分施加结构载荷并把温度作为载荷的一部分.Solution -Loads-Apply -Structural-Temperature From Therm Analy或使用或使用 LDREAD 命令命令e)求解求解.f)查看应力结果查看应力结果.January 30,2001INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training Manual热热-应力分析应力分析C.直接耦合直

10、接耦合直接耦合直接耦合 通常只涉及用通常只涉及用 耦合单元耦合单元 的分析，该单元包括必要的自由度的分析，该单元包括必要的自由度.1.首先用以下耦合单元之一建立模型并划分网首先用以下耦合单元之一建立模型并划分网格格PLANE13(板实体单元板实体单元)SOLID5(六面体单元六面体单元)SOLID98(四面体单元四面体单元tetrahedron).2.在模型上施加结构载荷、热载荷及约束在模型上施加结构载荷、热载荷及约束.3.求解并查看热分析结果和结构分析结果求解并查看热分析结果和结构分析结果.合并的热分析结构分析jobname.rstJanuary 30,2001INTRODUCTION TO

11、 ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training Manual热热-应力分析应力分析 顺序耦合顺序耦合 和和 直接耦合直接耦合 的比较的比较顺序耦合顺序耦合对不是高度非线性的耦合情况对不是高度非线性的耦合情况,顺序方法更有效，顺序方法更有效，更灵活，因为更灵活，因为可以相互独立地执行两种分析可以相互独立地执行两种分析.在顺序热在顺序热-应力分析中，例如，在应力分析中，例如，在非线性瞬态热分析之后可以紧接非线性瞬态热分析之后可以紧接着进行线性静力分析着进行线性静力分析.然后可以然后可以 把热分析中任意荷载步或时间点把热分析中任意荷载步或时间点的节点温度作为应力分析的载荷的节点温度作为应力分析的载荷.直接耦合直接耦合对耦合场的相互作用是高度非线对耦合场的相互作用是高度非线性的情况，直接方法优先，性的情况，直接方法优先，并且并且该方法在用耦合公式单一求解时该方法在用耦合公式单一求解时是最好的是最好的 直接耦合的例子包括压电分析直接耦合的例子包括压电分析,有有流体流动的共轭传热问题及电路流体流动的共轭传热问题及电路电磁分析电磁分析January 30,2001