基于ANSYS的十字头体热膨胀有限元分析
ANSYS有限元分析法
ANSYS中如何处理奇异性方法在有限元分析中(FEA)中，必须适当地简化实体,我们很少分析包含所有细节的实体。
由于计算条件限制了模型的规模，权宜之下，通常简化螺纹孔、倒角、安装凸台和其它一些并不重要的部分。
因为简化一些无关紧要的细节能使分析求解尽可能地高效，减少占用的ＲＡＭ、硬盘空间和ＣＰＵ时间。
但问题是，随着倒角和其它一些细节被简化，在它们邻近区域内计算出的应力值可能不准确。
比如用一个尖角代替倒角，尖角处产生奇异，导致该处有无限大的应力集中因子。
虽然奇异并不防碍ＡＮＳＹＳ在该处的应力计算，但计算的结果却不能反映真实应力，由于单元密度的疏密不同，计算的结果可能比实际值过高或过低。
虽然计算的应力值是不准确的，若位移值仍然是好的，且奇异产生的区域并不特别重要，该应力值则可以忽略，分析员可以放心的关注模型的其他部分。
有时，一些模型细节明显可以被简化，有时细节刚开始并不显得重要，但后来结果分析显示该细节是至关重要的，这也是应力分析学科的一个特点。
分析员必须运用他们的经验和直觉来判断设计细节的相关性能，确定它们能否被简化而不产生错误的结果。
我发现经验能使分析员的直觉灵敏，尽管如此，但仍可能出错，有时分析员并不能掌握细节的重要性，当他检查结果时才发现，简化了的细节其实是非常重要的。
象这样的情况，我们有几种选择方案。
一种是在模型中添加该细节重新计算，该方法适应于具有简单边界条件和相对比较简单的几何实体，并且重新分析所需要的时间也不太多。
如果第一次计算需要７０个小时，且任务紧迫，那么修改并重新计算整个模型并非是很好的方式，此时应该应用已有的结果来得出精确的应力。
完成该任务的方法之一是子模型法，在包含细节的相关区域建立子模型来计算精确的应力。
在ＡＮＳＹＳ在线文档中可获得子模型法，分析向导的“高级分析技术”章节中包含了ＡＮＳＹＳ可以完成的各种类型子模型例子，包括“shell-shell”、“shell-solid”和“solid-solid”。
ANSYS热分析详解
ANSYS热分析详解ANSYS是一种常用的工程仿真软件，具有强大的多物理场耦合分析能力，其中热分析是其中一个重要的应用领域。
在ANSYS中进行热分析可以帮助工程师更好地了解物体在温度变化条件下的行为，从而优化设计方案。
下面将详细介绍ANSYS热分析的原理与流程。
首先，在进行ANSYS热分析前，需要进行前期准备工作。
包括建立几何模型，定义边界条件和导入材料参数等。
在建立几何模型时，可以使用ANSYS提供的建模工具或者导入CAD文件。
然后，需要定义材料参数，如热导率、比热等。
最后，需要定义边界条件，包括外界温度、边界热流、边界散热系数等。
接下来，进行热传导分析。
热传导分析是热分析的基础，用于计算物体内部的温度分布。
在ANSYS中，可以选择稳态或者瞬态分析。
对于稳态分析，需要设置收敛准则，使计算结果达到稳定状态。
对于瞬态分析，需要设置时间步长和总的仿真时间。
在进行计算时，ANSYS会利用有限元法对物体的几何形状进行离散化处理，并通过求解热传导方程来计算温度分布。
在得到物体内部的温度分布后，可以进行热应力分析。
热应力分析是在热传导分析的基础上引入力学应力计算的过程。
在ANSYS中，可以通过多物理场耦合分析的功能来实现。
首先，需要定义材料的线性热膨胀系数和弹性模量等力学参数。
然后，可以选择求解热固结方程和弹性平衡方程，来计算物体在温度变化条件下的应力分布。
除了热应力分析，还可以进行热辐射分析。
热辐射分析是在热传导分析的基础上引入辐射传热计算的过程。
在ANSYS中，可以选择不同的辐射模型来计算物体在温度变化条件下的辐射传热。
常用的辐射模型包括黑体辐射模型和灰体辐射模型等。
通过热辐射分析可以得到物体的辐射换热通量和辐射热功率等重要参数。
最后，进行结果分析和后处理。
在ANSYS中，可以对热分析的结果进行可视化和数据分析。
可以绘制温度云图、热应力云图等，从而更好地理解物体在热变形条件下的行为。
此外，还可以导出计算结果，并进行后续的工程设计和优化。
Ansys 作业模板-有限元分析
有 限 元 分 析 作 业作业名称 换热管的热分析姓 名学 号 3060612061班 级 06机电（3）班宁波理工学院题目：换热管的热分析:本题要确定的是一个换热器中带管板结构答对换热管的温度分布和应力分布。
单程换热器的其中一根换热管和与其相连的两端管板结构，壳程介质为热蒸汽，管程介质为液体操作介质，热换管材料为不锈钢，膨胀系数为616.5610-⨯℃1-，泊松比为0.3，弹性模量为51.7210MPa ⨯，热导率为15.1/(W m ⋅℃）；管板材料也为不锈钢，膨胀系数为617.7910-⨯℃1-，泊松比为0.3，弹性模量为51.7310MPa ⨯，热导率为15.1/(W m ⋅℃），壳程蒸汽温度为250℃，表面传热系数为23000/W m ℃，壳程压力为8.1MPa,管程液体温度200℃，表面传热系数为426/(W m ⋅℃）；管程压力为5.7MPa.换热管内径为0.01295m,外径0.01905m,管板厚度0.05m,换热管长度为0.5m,部分管板材料长和宽均为0.013m.换热管和管板结构如下图：1. 定义工作文件名和文件标题（1） 定义工作文件名:执行Utility Menu-File-Chang Jobname（2） 定义工作标题：执行Utility Menu-File-Change Tile（3） 关闭坐标符合现实：执行Utility Menu-PlotCtrls-WindowsCtrols-Window Options-Location of triad ,单击OK 按钮。
2. 定义材料属性和单元类型（1） 定义单元类型，执行Main Menu-Preprocessor-Element Type-Add 弹出Element Type 对话框，分别选择Theml solid和Brick 20node 90选项，单击OK按钮.如下图1-1所示：1-1（2）定义材料属性执行：Main menu-Preprocessor-Material Props-Material models,在Define material model behavior对话框中，双击Structual-Linear-Elastic-Isotropic,在弹出的对话框中，EX后输入1.73Ｅ１１,在PRXY后输入0.3，单击OK按钮，如下图1-2所示：1-2连续单击Thermal expansion-Secant coefficient-Isotropic,在弹出的对话框中，ALPX 后输入17.79E-6,单击OK按钮。
ANSYS-热分析(两个实例)有限元热分析上机指导书
第四讲 热分析上机指导书CAD/CAM 实验室，USTC实验要求：1、通过对冷却栅管的热分析练习，熟悉用ANSYS 进行稳态热分析的基本过程，熟悉用直接耦合法、间接耦合法进行热应力分析的基本过程。
2、通过对铜块和铁块的水冷分析，熟悉用ANSYS 进行瞬态热分析的基本过程。
内容1：冷却栅管问题问题描述：本实例确定一个冷却栅管（图a ）的温度场分布及位移和应力分布。
一个轴对称的冷却栅结构管内为热流体，管外流体为空气。
冷却栅材料为不锈钢，特性如下：导热系数：25.96 W/m ℃弹性模量：1.93×109 MPa热膨胀系数：1.62×10-5 /℃泊松比：0.3边界条件：（1）管内：压力：6.89 MPa流体温度：250 ℃对流系数249.23 W/m 2℃（2）管外：空气温度39℃对流系数：62.3 W/m 2℃假定冷却栅管无限长，根据冷却栅结构的对称性特点可以构造出的有限元模型如图b 。
其上下边界承受边界约束，管内部承受均布压力。
练习1－1：冷却栅管的稳态热分析步骤：1. 定义工作文件名及工作标题1) 定义工作文件名：GUI: Utility Menu> File> Change Jobname ，在弹出的【ChangeJobname 】对话框中输入文件名Pipe_Thermal ，单击OK 按钮。
2) 定义工作标题：GUI: Utility Menu> File> Change Title ，在弹出的【Change Title 】对话框中2D Axisymmetrical Pipe Thermal Analysis ，单击OK 按钮。
3) 关闭坐标符号的显示：GUI: Utility Menu> PlotCtrls> Window Control> WindowOptions ，在弹出的【Window Options 】对话框的Location of triad 下拉列表框中选择No Shown 选项，单击OK 按钮。
ansys有限元分析实用教程2篇
ansys有限元分析实用教程2篇第一篇：ansys有限元分析实用教程（上）有限元分析是一种广泛应用的数值分析方法，可用于模拟和分析各种结构和系统的受力、变形及其他物理行为。
在ansys软件平台下，有限元分析功能十分强大，能够对各种工程问题进行有效的分析和解决。
本文将介绍ansys有限元分析的基础操作和实用技巧。
一、建立模型在进行有限元分析前，首先需要建立准确的模型。
在ansys中，可以通过多种方式进行几何建模，包括手工绘制、导入CAD文件、复制现有模型等。
为了确保模型的准确性，需要注意以下几个方面：1.确定模型的几何形状，包括尺寸、几何特征等。
2.选择适当的单元类型，不同形状的单元适用于不同的工程问题。
3.注意建模过程中的单位一致性，确保模型的尺寸和材料参数等单位一致。
4.检查模型建立后的性质，包括质量、连接性和几何适应性等。
二、设置材料参数和加载条件建立模型后，需要设置材料的弹性参数和加载条件。
在ansys中，可以设置各种材料属性，包括弹性模量、泊松比、密度等。
此外，还需要设置加载条件，包括加速度、力、位移等。
在设置过程中，需要注意以下几个方面：1.根据实际情况选择材料参数和加载条件。
2.确保材料参数和加载条件设置正确。
3.考虑到不同工况下的加载条件，进行多组加载条件的设置。
三、网格划分网格划分是有限元分析中的关键步骤，它将模型分割成许多小单元进行计算。
在ansys中，可以通过手动划分、自动划分或导入外部网格等方式进行网格划分。
在进行网格划分时，需要注意以下几个方面：1.选择适当的单元类型和网格密度，确保模型计算结果的准确性。
2.考虑网格划分的效率和计算量，采用合理的网格划分策略。
3.对于复杂模型，可以采用自适应网格技术，提高计算效率和计算精度。
四、求解模型建立模型、设置材料参数和加载条件、网格划分之后，即可进行模型求解。
在ansys中，可以进行静态分析、动态分析、热分析、流体分析等多种分析类型。
基于ANSYS的有限元分析
基于ANSYS的有限元分析有限元大作业基于ansys的有限元分析班级：学号：姓名：指导老师：完成日期：ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD，computer Aided design）软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo,NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等。
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。
在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。
ANSYS功能强大，操作简单方便，现在已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年的FEA评比中都名列第一。
目前，中国100多所理工院校采用ANSYS 软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。
2D Bracket问题描述:We will model the bracket as a solid 8 node plane stress element.1.Geometry: The thickness of the bracket is 3.125 mm2.Material: steel with modulus of elasticity E=200 GPa.3.Boundary conditions: The bracket is fixed at its left edge.4.Loading: The bracket is loaded uniformly along its top surface. Theload is 2625 N/m.5.Objective: a.Plot deformed shapeb.Determine the principal stress and the von Mises stress. (Use the stress plots to determine these)c.Remodel the bracket without the fillet at the corner or change the fillet radius to 0.012 and 0.006m, and see howd.principal stress and von Mises stress change.一，建立模型1设置工作平面在ansys主菜单里找到workplane>wp settings,输入如下参数。
ansys有限元分析实验报告
ANSYS有限元分试验报告ANSYS试验报告一、ANSYS简介:ANSYS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Pro/Engineer, NASTRAN, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。
本实验我们用的是ANSYS12.1软件。
二、试验题目：我们组做的是第六组题目，具体题目如下：（6）如图所示，L/B=10，a= 0.2B ,b= (0.5-2)a，比较b 的变化对最大应力 x的影响；并与（5）比较。
三、题目分析：该问题是平板受力后的应力分析问题。
我们通过使用ANSYS软件求解，首先要建立上图所示的平面模型，然后在平板一段施加位移约束，另一端施加载荷，最后求解模型，用图形显示，即可得到实验结果。
四、ANSYS求解：求解过程以b=0.5a=0.02为例：1.建立工作平面，X-Y平面内画长方形，L=1,B=0.1,a=0.02,b=0.5a=0.01;（操作流程：preprocessor→modeling→create→areas→rectangle）2.根据椭圆方程，利用描点法画椭圆曲线，为了方便的获得更多的椭圆上的点，我们利用C++程序进行编程。
程序语句如下：运行结果如下：本问题（b=0.5a=0.01）中，x在[0,0.02]上每隔0.002取一个点，y 值对应于第一行结果。
由点坐标可以画出这11个点，用reflect命令关于y轴对称，然后一次光滑连接这21个点，再用直线连接两个端点，便得到封闭的半椭圆曲线。
（操作流程：create→keypoints→on active CS→依次输入椭圆上各点坐标位置→reflect→create→splines through keypoints→creat→lines→得到封闭曲线）。
3.由所得半椭圆曲线，生成半椭圆面。
有限元方法与ANSYS应用第10讲-热分析
参数。
ANSYS热分析
热分析的类型: • 1．稳态热分析确定在稳态的条件下的 温度分布及其他热特性，稳态条件指热 量随时间的变化可以忽略。
• 2．瞬态热分析则计算在随时间变化的
条件下，温度的分布和热特性。
ANSYS热分析
热分析的类型--耦合场分析: • ANSYS中可与热分析进行耦合的方式 有热--结构、热--电磁等。耦合场分 析可以使用ANSYS中的矩阵耦合单元。
ANSYS热分析--基础知识:
传热学经典理论回顾 • 对于稳态传热：
• • 、
ANSYS利用模型几何差数、材料热
性能参数以及所施加的边界条件，生成
及
。
ANSYS热分析--基础知识:
传热学经典理论回顾 • 对于瞬态传热：
• 瞬态传热过程是指一个系统的加热或冷 却过程。在这个过程中系统的温度、热流率、 热边界条件以及系统内能随时间都有明显变 化。根据能量守恒原理，瞬态热平衡可以表 达为（以矩阵形式表示）：
ANSYS热分析
热分析的基本过程—三步曲
2 施加载荷计算
ANSYS热分析
热分析的基本过程—三步曲
2 施加载荷计算
(3) 确定载荷步选项
ANSYS热分析
热分析的基本过程—三步曲
2 施加载荷计算
(3) 确定载荷步选项 (4) 确定分析选项(选择求解器)
(5) 求解
ANSYS热分析
热分析的基本过程—三步曲
ANSYS热分析
热分析的边界条件: • ANSYS热分析的边界条件或初始条件可 分为七种：温度，热流率、热流密度、 对流、辐射、绝热、生热。在ANSYS中
有相关的命令及其等效的菜单路径。
ANSYS热分析
三种主要热传递方式:
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ZHAO Long （Shenyang Blower Works Group Co., Ltd., Shenyang 110869，China）
Abstract:There is a certain clearance between the reciprocating compressor crosshead parts and its guide friction surface at its run原 ning time，so as to ensure stable lubrication oil slick can be formed under normal friction heat effect during operation and ensure the compressor unit to run safely。This paper is based on the special case that is likely to appear on the user site，adopting the ANSYS software to analyze crosshead thermal expansion and to calculate the change of the friction surface matching clearance between the crosshead part and the guide part when the temperature rise is not synchronized，the results can be used to guide the users in the north to increase the safely and stable start-up in winter and prevent the crosshead burn accident. Key words：cross-head part; thermal expansion；finite element analysis；guide
使用ANSYS Workbench建立十字头体的有限元 模型，选用六面体实体网格进行自动划分，并对 网 格 大 小 进 行 控 制 [2]。 得 出 有 限 元 模 型 由 91210 个 单元和137948个节点组成，如图1。
表1 十字头体材料为ZG230-450，室温下的性能数据
零件
材料
E（GPa） 滋
设计研究
Design驭Re se arch
基于ANSYS的十字头体热膨胀有限元分析
赵龙
（沈阳鼓风机集团股份有限公司，辽宁 沈阳 110869）
[摘 要]：往复压缩机的十字头组部与其运行时所处的滑道摩擦表面之间留有一定间隙，确保运行时正常摩擦热效应影响 下能够形成稳定的润滑油膜，保证压缩机组安全运行。本文以用户现场很可能出现的特殊状态工况为背景，利用ANSYS软 件对十字头体热膨胀进行有限元分析，计算出十字头组部与滑道所属组部在温升不同步时摩擦表面配合间隙的变化情况， 其结果可用于指导地处北方的用户在冬季开车时实现安全稳定的快速启动，预防十字头烧伤事故。 [关键词]：十字头组部；热膨胀；有限元分析；指导应用 中图分类号：TH457 文献标志码：A 文章编号：1006-2971（2018）02-0022-03
收稿日期：2018-03-28
快速达到40益时，滑道所属组部受环境温度影响仍 处于较低温度甚至接近环境温度，此时启动压缩 机只考虑正常摩擦热对间隙值的影响已不能满足 实际运行需求，还须考虑因十字头热膨胀对间隙 值的影响。
本文利用三维绘图软件Solidworks进行实体建 模，利用ANSYS软件对十字头体的热膨胀进行有 限元分析，明确十字头组部与滑道所属组部在温 升不同步时对摩擦表面配合间隙的影响，进而采 取一定的措施来控制摩擦表面的间隙值，确保机 组稳定快速启动，预防事故发生。
1 引言
十字头组部是往复压缩机的重要组成部分， 是用来连接活塞与连杆，并且将力从连杆传给活 塞的组部。它的一端通过十字头销与连杆小头连 接，另一端通过连接器与活塞杆连接，从而推动 活塞进行往复运动[1]，十字头组部能否稳定运行直 接影响压缩机整体运行的稳定性。
通常十字头组部与滑道所属组部温升同步情 况下，摩擦表面的配合间隙值足以保证压缩机组 正常运行时在摩擦副之间形成稳定油膜。但冬季 时，在北方用户现场会出现十字头组部与滑道所 属组部温升不同步的特殊状态工况，即用户现场 启动机组时，十字头组部受润滑油供油温度影响
2 十字头体热膨胀有限元分析
ANSYS Workbench是一款功能强大、应用广泛
22
2018 e s ign驭R e s e arc h
图1 十字头体有限元模型
的有限元分析软件，集结构、热、流体、电磁场、 声场和耦合场分析于一体的大型通用有限元分析 软件，并且是这些领域进行国际国内分析设计技 术交流的主要分析平台。本文利用三维绘图软件 进行实体建模，导入ANSYS Workbench软件对十字 头体热膨胀进行分析计算。 2.1 有限元模型
十字头体 ZG230-450 211
0.3
啄（b MPa） 啄（s MPa）
450
230
2.2 材料特性 十字头体材料为ZG230-450，室温下的性能数
据见表1。 2.3 指定条件[3]
一般用户现场启动机组时润滑油供油温度控 制在40益以下，本文只考虑温度变化对十字头体变 形的影响。考虑十字头组部与滑道的间隙值主要 由十字头体竖直方向决定，所以只观察十字头体 竖直方向在温升40益的热膨胀情况。 2.4 运行分析
ANSYS Workbench的求解过程即解方程组，通 过各类求解器，求解由有限元方法建立的联立方 程组，其结果是得到节点的自由度解，并进一步 得到单元解。最后分析的结果以图形和文字的形 式输出，做为判断、分析的依据[4]。