Ansys温度应力分析步骤
ANSYS应力应变分析
ANSYS应力应变分析ANSYS是一种强大的有限元分析软件，广泛应用于工程领域中的结构力学、流体力学和电磁学等领域。
在应力应变分析中，ANSYS可以帮助工程师通过建立准确的模型和应用适当的加载条件，预测和评估结构的应力和应变响应。
在应力应变分析中，ANSYS的工作流程通常包括以下几个步骤：几何建模、材料定义、网格生成、约束和加载条件的设置、求解和结果后处理。
下面将详细介绍这些步骤。
首先，以准确、完整的几何模型为基础进行分析。
在ANSYS中，可以通过多种方式创建几何模型，例如直接建模、导入CAD文件或使用预定义的几何实体。
关键是确保几何模型的准确性，以便能够准确地预测应力和应变分布。
其次，定义材料属性。
在ANSYS中，可以指定各种不同的材料模型和属性，例如弹性模量、泊松比、屈服应力等。
这些材料属性将直接影响应力和应变分析的结果。
因此，需要根据实际材料的性质和材料行为选择适当的材料模型和属性。
接下来，进行网格生成。
网格将模型划分为小的离散单元，这是进行有限元分析的基础。
网格的质量和密度对最终的分析结果有很大影响，因此需要选择适当的网格生成方法和参数。
ANSYS提供了多种网格生成工具和技术，如自适应网格生成、Tetra网格、Hexa网格等。
然后，需要设置约束和加载条件。
在应力应变分析中，需要指定边界条件，即固定点或面，以约束结构的自由度。
同时，还需要定义加载条件，如施加力、压力、温度等。
这些约束和加载条件将直接影响结构的响应，因此需根据实际情况进行设置。
完成上述步骤后，可以进行求解。
ANSYS使用基于有限元法的计算方法进行数值求解。
根据所定义的模型、材料属性、网格和加载条件，ANSYS将计算模型的应力和应变分布。
求解的结果包括应力和应变的大小、方向和分布情况。
最后，进行结果后处理。
在ANSYS中，可以对求解结果进行可视化、图形绘制和数据导出等操作。
通过对结果的分析和比较，可以评估结构的可靠性和安全性，并作出相应的设计决策。
河海大学ansys热分析与温度应力
大型结构程序分析
第八章 热分析基础
ANSYS中标准单位 ( 英制 )
• • • • • • • • • 温度 T 热流量 热传导率 K 密度 ρ 比热 c 对流换热系数 hf 热流 q* 温度梯度 内部热生成 q • • • • • • • • • Degrees F BTU / hr BTU / ( hr - inch - degree F ) lbm / ( inch3 ) BTU / ( lbm - degree F ) BTU / ( hr - inch2 - degree F ) BTU / ( hr - inch2 ) degree F / inch BTU / ( hr - inch3 )
大型结构程序分析
第八章 热分析基础
求罐与接管的温度分布
Eg2-1.txt
大型结构程序分析
第八章 热分析基础
算例3
一钢铸件及其砂模的横截面尺寸如图所示:
求3个小时后铸钢及砂模的温度分布。
Eg3-1.txt
大型结构程序分析
砂模的热物理性能如下表所示: 单位制 导热系数(KXX) 密度(DENS) 比热(C) Btu/hr.in.oF lbm/in3 Btu/lbm.oF
热应力的产生：
当结构加热或冷却时，会膨胀或收缩； 若变形受到限制—如位移约束或反向压力，则结 构内会产生热应力； 另一种情况是结构变形不均匀，如由于不同的材 料属性(不同的热膨胀系数等)。
大型结构程序分析
第八章 热分析基础
热应力分析方法
直接法：
结构应力分析中直接定义节点的温度，节点温度在应力分析 中作为体载荷，而不是节点自由度。
将各时段的位移增量和应力增量累加，即可求得任意时刻位移 值和徐变应力值
8-2传热及温度应力分析ANSYS算例
(13) 定义材料参数 Main Menu → Preprocessor → Material Props → Material Models → Material Models Available: Structural（双击打开子菜单） → Linear（双击） → Elastic （双击）→ Isotropic（双击） → EX： 2.0e5 (弹性模量) ，PRXY：0.3 (泊松比)→ OK →转到Material Models Available: Thermal Expansion（双击） →Secant Coefficient （双击）→ Isotropic（双击） →ALPX：1.2E-5(平均线膨胀系数) → OK →关闭材料 定义菜单（点击菜单的右上角X）
(3) 设置计算类型 Main Menu: Preferences… → select Thermal, steady → OK
(4) 选择单元类型 Main Menu: Preprocessor → Element Type → Add/Edit/Delete → Add → Thermal Solid，
【ANSYS 应用实例 2.1】 焊接接头稳态传热过程的数值模拟
如图 2-1 所示，圆形的冷凝管通过法兰接头进行对接。接头的制作方法如下：先把法兰 移动到圆管接头位置，然后沿圆周焊接两道次，把法兰连接到圆管上。用螺栓把两个法兰接 头拉紧，法兰之间压上一块垫片。圆管内的液体温度为 0℃，蒸汽冷凝在圆管的外表面上， 蒸汽温度为 100℃。圆管内表面换热系数为 5000W/m2K，外表面换热系数为 20000 W/m2K。
UNIT2-2
TH-FEA(应用实例-UNIT2)
清华大学 曾攀
(6) 生成几何模型 Main Menu: Preprocessor → Modeling → Create → Keypoints → In Active CS → NPT
Ansys-第36例--热应力分析(间接法)实例—液体管路
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。
ANSYS热应力分析实例教学教材
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热应力分析实例解析
23
双击“Thermal Expansion、Secant Coefficient、Isotropic”。
24
输入热膨胀系数为15e-6，参考温度20。
25
施加载荷
1.施加温度载荷。 Main Menu>Preprocessor>Loads>Define Loads>Apply>Structural>Temperature>From Therm Analy
3
重点学习内容
1.间接法热应力分析步骤。 2.掌握平面应变的解决方案。 3.掌握对称结构分析方案。 4. 掌握稳态温度场计算方法。
4
更改文件名
更改文件名：Utility Menu> File> Change Jobname
5
选择单元
选择55号单元
Main Menu> Preprocessor> Element Type> Add/Edit/Delete
6
设置材料属性
1.给定材料的导热系数40W/(m·℃) 。
Main Menu> Preprocessor> Material Props> Material Models
7
建立实体模型（国际单位制）
1. 创建矩形A1：x1,y1(0,0)、x2,y2(0.01,0.07) MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>By Dimensions 2. 创建矩形A2：x1,y1(0,0.05)、x2,y2(0.08,0.07) 3.显示面的编号 Utility Menu>PlotCtrls>Numbering 4. 对面A1和A2进行overlap操作 Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans> Overlap>Areas
ANSYS计算温度场及应力场
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。
ANSYS热应力分析命令流
/FILNAME,Double,1 ！定义工作文件名。
/TITLE,Temperature Analysis ！定义工作标题。
!*/PREP7!定义单元。
ET,1,SOLID70!*!定义材料属性。
MPTEMP,,,,,,,, !定义材料1。
MPTEMP,1,0MPDATA,KXX,1,,238*3.6 !定义材料1的传热系数KXX1。
MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,C,1,,500 !定义材料1的比热C1。
MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,DENS,1,,3e-6 !定义材料1密度DENS1。
!*MPTEMP,,,,,,,, !定义材料2。
MPTEMP,1,0MPDATA,KXX,2,,15*3.6 !定义材料2的传热系数KXX2。
MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,C,2,,100 !定义材料2的比热C2。
MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,DENS,2,,2.2e-6 !定义材料2密度DENS2。
!*!建立几何模型。
BLC4,-80,-10,160,20,700VOFFST,3,20, ,!*!网格划分。
FLST,5,20,4,ORDE,2FITEM,5,1FITEM,5,-20CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,,_YLESIZE,_Y1,10, , , , , , ,1 !定义网格大小。
!*TYPE, 1MAT, 1REAL,ESYS, 0SECNUM,CM,_Y,VOLUVSEL, , , , 1CM,_Y1,VOLUCHKMSH,'VOLU'CMSEL,S,_YVSWEEP,_Y1CMDELE,_YCMDELE,_Y1CMDELE,_Y2TYPE, 1MAT, 2REAL,ESYS, 0SECNUM,CM,_Y,VOLUVSEL, , , , 2CM,_Y1,VOLUCHKMSH,'VOLU'CMSEL,S,_YVSWEEP,_Y1CMDELE,_YCMDELE,_Y1CMDELE,_Y2!定义网格大小完成。