ANSYS温度场分析步骤
基于ANSYS活塞有限元温度场的分析与研究
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稳态和瞬态分析步骤简述..
ANSYS稳态和瞬态热模拟基本步骤基于ANSYS 9。
0一、稳态分析从温度场是否是时间的函数即是否随时间变化上，热分析包括稳态和瞬态热分析。
其中，稳态指的是系统的温度场不随时间变化，系统的净热流率为0，即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统的热量：（3-1）=0+-q q q流入生成流出在稳态分析中，任一节点的温度不随时间变化.基本步骤:（为简单起见，按照软件的菜单逐级介绍）1、选择分析类型点击Preferences菜单,出现对话框1。
对话框1我们主要针对的是热分析的模拟，所以选择Thermal.这样做的目的是为了使后面的菜单中只有热分析相关的选项.2、定义单元类型GUI：Preprocessor>Element Type〉Add/Edit/Delete 出现对话框2对话框2点击Add，出现对话框3对话框3在ANSYS中能够用来热分析的单元大约有40种，根据所建立的模型选择合适的热分析单元。
对于三维模型，多选择SLOID87:六节点四面体单元。
3、选择温度单位默认一般都是国际单位制，温度为开尔文(K）.如要改为℃，如下操作GUI：Preprocessor>Material Props>Temperature Units选择需要的温度单位。
4、定义材料属性对于稳态分析,一般只需要定义导热系数，他可以是恒定的，也可以随温度变化。
GUI: Preprocessor〉Material Props> Material Models 出现对话框4对话框4一般热分析，材料的热导率都是各向同性的，热导率设定如对话框5.对话框5若要设定材料的热导率随温度变化,主要针对半导体材料。
则需要点击对话框5中的Add Temperature选项，设置不同温度点对应的热导率，当然温度点越多，模拟结果越准确.设置完毕后,可以点击Graph按钮,软件会生成热导率随温度变化的曲线。
对话框5中，Material菜单，New Model选项，添加多种材料的热参数。
《热分析ansys教程》课件
05
热分析优化设计
优化设计的基本概念
01
优化设计是一种通过数学模型和计算机技术，寻找满足特定条 件下的最优设计方案的方法。
02
优化设计的基本概念包括目标函数、设计变量、约束条件和求
解算法等。
热分析优化设计是针对热学问题，通过优化设计来提高产品的
03
热性能和降低能耗。
ANSYS优化设计的步骤
定义设计变量
网格质量检查
对生成的网格进行检查， 确保网格质量良好，没有 出现奇异点或扭曲。
边界条件的设置
确定边界条件
根据分析对象的实际情况，确定合适的边界条件，如温度、热流 率等。
设置边界条件
在ANSYS软件中，将确定的边界条件应用到几何模型上。
验证边界条件
对设置的边界条件进行验证，确保其合理性和准确性。
04
傅里叶定律
热量传递与温度梯度成正比，即热流密度与温度梯度 成正比。
牛顿冷却定律
物体表面与周围介质之间的温差与热流密度成正比。
热力学第一定律
能量守恒定律，表示系统能量的增加等于传入系统的 热量与系统对外界所做的功之和。
热分析的三种基本类型
稳态热分析
系统达到热平衡状态时的温度分布。
瞬态热分析
系统随时间变化的温度分布。
网格划分问题
网格划分不均匀
在某些区域，网格可能过于密集，而 在其他区域则可能过于稀疏，这可能 导致求解精度下降或求解失败。
网格自适应调整问题
在某些情况下，ANSYS可能无法正确 地自适应调整网格，导致求解结果不 准确。
网格划分问题
手动调整网格
手动调整网格密度，确保在关键区域有足够的网格密度。
使用更高级的网格划分工具
ANSYS 温度场分析
加载可能有问题，注意对照书中的例子，对热分析不了解。但我看你是把材料1都选中了，然后加了温度40度，这样不对，应该把那个面选中，然后选中面上所有的节点，耦合这些节点的自由度，然后加温度。你这个D和DA的加载命令最好跟书中保持一致。追问那个40度是材料本身的原始温度。如果只加表面的话，会不会只是指的它的表面温度。 回答温度可以加在单元上吗？我理解是把所有材料1的节点选中，耦合温度自由度，然后加在其中一个节点上。 追问恩，昨天我也发现那个地方错了，已经改过，但基本靠自己摸索了。先不要着急把自己的结果做出来，先看看书，理解一下各种单元的含义，理评价谢谢你这么用心。
刚学习用ANSYS进行温度场分析，情况是这要的，一块铝板放在干冰上，分析铝板（初始温度定为40度）的温度杨分布。分析出来的结果与实验相差太大。主要体现在分析出来的冷冻速度太快了。1S的时候温度就已经达到了零下40多度了。分析了各种原因，参数选的都对，不知道是不是不能直接将干冰的-78度直接加载到铝板的一个面上。命令流如下，不知道有没有错误。FINISH/CLEAR/FILNAME,3D imprinting/TITLE, The Transient Thermal Analysis Of MultiScaffold/UNITS,SI/PREP7ET,1,SOLID70LB1=214 !定义铝的导热系数TH_AL=0.003 !铝板的厚度AP=100 !定义对流换热系数MP,C,1,900MP,KXX,1,LB1MP,DENS,1,2780!**************建模*****************!创建铝板CYLIND,0,0.005,-TH_AL,0,-60,60CYLIND,0.005,0.01,-TH_AL,0,-60,60VGLUE,ALLNUMCMP,ALL!材料属性VSEL,S,,,1VSEL,A,,,2VATT,1,1,1ALLSEL,ALL!划分网格ESIZE,0.0004MSHKEY,1VSWEEP,ALL!*****进行稳态分析********/SOLUANTYPE,TRANSTIMINT,OFFESEL,S,MAT,,1D,ALL,TEMP,40TIME,0.1KBC,0ALLSEL,ALLSOLVE!*****进行瞬态分析********/SOLUANTYPE,TRANSTRNOPT,FULLTIME,50KBC,1DELTIME,1,1,2AUTOTS,ONTIMINT,ONOUTRES,ALL,ALL!**施加载荷**DDELE,ALL,TEMPDA,1,TEMP,-78DA,7,TEMP,-78ASEL,S,AREA,,2ASEL,A,AREA,,8SFA,ALL,,CONV,AP,25ALLSEL,ALLSOLVE
ANSYS稳态和瞬态分析步调简述
ANSYS 稳态和瞬态热模拟基本步骤基于ANSYS 9.0一、稳态分析从温度场是否是时间的函数即是否随时间变化上，热分析包括稳态和瞬态热分析。
其中，稳态指的是系统的温度场不随时间变化，系统的净热流率为0，即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统的热量：=0q q q+-流入生成流出在稳态分析中，任一节点的温度不随时间变化。
基本步骤：（为简单起见，按照软件的菜单逐级介绍）1、选择分析类型点击Preferences 菜单，出现对话框1。
对话框1我们主要针对的是热分析的模拟，所以选择Thermal 。
这样做的目的是为了使后面的菜单中只有热分析相关的选项。
2、定义单元类型GUI ：Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 出现对话框2对话框2（3-1）点击Add,出现对话框3对话框3在ANSYS中能够用来热分析的单元大约有40种，根据所建立的模型选择合适的热分析单元。
对于三维模型，多选择SLOID87：六节点四面体单元。
3、选择温度单位默认一般都是国际单位制，温度为开尔文（K）。
如要改为℃，如下操作GUI：Preprocessor>Material Props>Temperature Units选择需要的温度单位。
4、定义材料属性对于稳态分析，一般只需要定义导热系数，他可以是恒定的，也可以随温度变化。
GUI: Preprocessor>Material Props> Material Models 出现对话框4对话框4一般热分析，材料的热导率都是各向同性的，热导率设定如对话框5.对话框5若要设定材料的热导率随温度变化，主要针对半导体材料。
则需要点击对话框5中的Add Temperature选项，设置不同温度点对应的热导率，当然温度点越多，模拟结果越准确。
设置完毕后，可以点击Graph按钮，软件会生成热导率随温度变化的曲线。
热分析(ansys教程)
1. 对流边界条件：需要提供对流 系数、流体温度和表面传热系数 等信息。
3. 初始条件：确保初始温度等初 始条件设置合理，不会导致求解 过程不稳定。
求解收敛问题
•·
1. 迭代方法：选择合适的迭代方 法，如共轭梯度法、牛顿-拉夫森 法等。
2. 松弛因子调整：根据求解过程， 适时调整松弛因子，以提高求解 收敛速度。
稳态热分析的步骤
建立模型
使用ANSYS的几何建模工具创建分析对象 的几何模型。
后处理
使用ANSYS的后处理功能，查看和分析结 果，如温度云图、等温线等。
网格化
对模型进行网格化，以便进行数值计算。 ANSYS提供了多种网格化工具和选项，可 以根据需要进行选择。
求解
运行求解器以获得温度分布和其他热分析 结果。
电子设备散热分析
研究电子设备在工作状态下的散热性能，提高设备可靠性和 使用寿命。
06 热分析的常见问题与解决 方案
网格划分问题
网格划分是热分析中重要 的一步，如果处理不当， 可能导致求解精度和稳定 性问题。
•·
1. 网格无关性：确保随着 网格数量的增加，解的收 敛性得到改善，且解不再 发生大的变化。
03 稳态热分析
稳态热分析的基本原理
01
稳态热分析是用于确定物体在稳定热载荷作用下的温度分布。在稳态条件下， 物体的温度场不随时间变化，热平衡状态被建立，流入和流出物体的热量相等 。
02
稳态热分析基于能量守恒原理，即流入物体的热量等于流出物体的热量加上物 体内部热量的变化。
03
稳态热分析通常用于研究物体的长期热行为，例如散热器的性能、电子设备的 热设计等。
热分析的基本原理基于能量守恒定律，即物体内部的能量变化应满足能量守恒关系。
ANSYS温度场分析步骤
基于ANSYS12.0的钢板加热过程分析
一．问题描述
2000mm*2000mm*100mm的钢板，初始温度为20℃，放入温度为1120℃的加热炉内加热,已知其换热系数125W/㎡*K，钢板的比热为460J/kg*℃，密度为7850kg/m ³，导热系数为50W/m*K，计算钢板1800s后的温度场分布。
二．问题分析
此问题属于热瞬态分析（载荷随时间变化），选用SOLID70三维六面体单元进行有限元分析。
SOLID70——三维热实体，具有8各节点，每个节点一个温度自由度。
该单元可用于三维的稳态或瞬态的热分析问题。
三．操作步骤
1.定义分析文件名
Utility Menu>File>Change Jobname，输入Example。
2.定义单元类型
Main Menu>Preprocesor>Element Type>Add/Edit/Delete,选择SOLID70三维六面体单元进行有限元分析。
3.定义材料属性
①传导系数
②材料密度
③材料比热
4.建立几何模型
5.设置单元密度
6.划分单元
7.施加对流换热载荷
8.施加初始温度
9.设置求解选项
10.温度偏移量设置
11.输出控制
12.存盘
13.求解
14.显示温度场分布云图
四．总结
本例介绍了应用ANSYS对钢板加热过程进行瞬态热分析的基本步骤，应用此方法可对各种零件加热过程的温度
场分布进行分析。
空间结构分析温度场ansys_命令流
!此APDL程序为本书第六章《太阳辐射作用下钢结构温度场分析》中例题6.2的相关程序!（1）建立工作文件名和工作标题/CLEAR !清除目前ANSYS中所有数据/COM,Thermal !过滤ANSYS的图形截面/FILENAME, TEMP_FIELD !定义工作文件名/TITLE, TEMPERATURE FIELD ANAL YSIS OF A STEEL MEMBER !定义工作标题*AFUN,DEG !设置程序中角单位为度!（2）定义单元类型/PREP7 !进入前处理模块ET,1,SOLID70 !定义热分析单元ET,2,MESH200 !定义网格划分单元KEYOPT,2,1,6 !定义单元2的第一个关键选项KEYOPT,2,2,0 !定义单元2的第二个关键选项!（3）定义材料性能参数MP,KXX,1,45 !定义钢材KXX方向的导热系数MP,KYY,1,45 !定义钢材KYY方向的导热系数MP,KZZ,1,45 !定义钢材KZZ方向的导热系数MP,DENS,1,7850 !定义钢材的密度MP,C,1,465 !定义钢材的比热容!（4）创建有限元模型LOCAL,11,0,0,0,0,0,0,30 !定义局部坐标系11CSYS,11 !激活局部坐标系11K,1,0,0,0 !定义矩形钢管的中心轴线中的关键点1K,2,0,1,0 !定义矩形钢管的中心轴线中的关键点2L,1, 2 !连接关键点1和2，生成矩形钢管的中心轴线k,3,0.5,0,0.5 !定义矩形钢管截面的关键节点3k,4,-0.5,0,0.5 !定义矩形钢管截面的关键节点4k,5,-0.5,0,-0.5 !定义矩形钢管截面的关键节点5k,6,0.5,0,-0.5 !定义矩形钢管截面的关键节点6k,7,0.48,0,0.48 !定义矩形钢管截面的关键节点7k,8,-0.48,0,0.48 !定义矩形钢管截面的关键节点8k,9,-0.48,0,-0.48 !定义矩形钢管截面的关键节点9k,10,0.48,0,-0.48 !定义矩形钢管截面的关键节点10k,11,0.5,0,0.48 !定义矩形钢管截面的关键节点11k,12,-0.5,0,0.48 !定义矩形钢管截面的关键节点12k,13,-0.5,0,-0.48 !定义矩形钢管截面的关键节点13k,14,0.5,0,-0.48 !定义矩形钢管截面的关键节点14!定义矩形钢管截面，为便于网格划分，分四部分创建A,3,4,12,11 !利用关键点3、4、12、11，生成面1A,5,6,14,13 !利用关键点5、6、14、13，生成面2A,11,7,10,14 !利用关键点11、7、10、14，生成面3A,8,12,13,9 !利用关键点8、12、13、9，生成面4!对矩形钢管截面进行网格划分AESIZE,all,0.02 !将所有面网格划分时的单元尺寸设置为0.02m MSHAPE,0,2D !利用四边形单元进行网格划分MSHKEY,1 !采用映射网格划分单元AMESH,ALL !对所有网格进行划分单元TYPE,1 ! 定义单元属性EXTOPT,ESIZE,10,1, !在体生成的方向上单元分割为10份EXTOPT,ACLEAR,1 !在体生成时清除面单元网格EXTOPT,ATTR,0,0,0 !使用有MA T命令定义的材料属性赋给单元MA T,1 !定义单元的材料属性VDRAG,1,2 ,3 , 4, , ,1 !拉伸建立体并形成SOLID70实体单元CSYS,0 ! 激活笛卡尔坐标系!（5）计算日照时间内，即14个小时内的空气的温度值*DIM,t_outdoor,,14 !定义室外空气温度数组为t_outdoor*DO,t,6,19 !给室外空气温度数组t_outdoor赋值*SET,t_outdoor(t-5),35+5*sin(15*(t-5)-45)*ENDDO!（6）计算日照时间内，即14个小时内地面的温度值*DIM,t_earth,,14 !定义地面的温度值数组为t_earth*DO,t,6,19 !给日照时间内地面温度值数组赋值*SET,t_earth(t-5),36+8*sin(15*(t-5)-45)*ENDDO!（7）定义14个时刻太阳高度角正弦数组altitudea1=23.44 !定义太阳赤纬角23.44a2=36.26 !定义地理纬度为北纬36.26*DIM,altitude,,14 !定义日照时间内太阳高度角的正弦值数组为altitude *DO,i,1,14,1aa=cos(a2)*cos(15*(i-1)-90)*cos(a1)aa1=sin(a2)*sin(a1) !根据书中公式（）计算太阳高度角正弦值*SET,altitude(i),aa+aa1*ENDDO!（8）定义14个时刻的太阳方位角余弦数组azimuth并赋值，*DIM,azimuth,,14*DO,i,1,14,1aa=sin(a1)*cos(a2)-cos(a1)*sin(a2)*cos(15*(i-1)-90)aa2=sqrt(1-altitude(i)**2)*SET,azimuth(i),aa/aa2*ENDDO!（9）定义14个时刻的太阳方位角角度数组angle并赋值*DIM,angle,,14*DO,i,1,7,1*SET,angle(i),acos(azimuth(i))*ENDDO*DO,i,8,14,1*SET,angle(i),2*180-acos(azimuth(i))*ENDDO!（11）太阳辐射强度计算的基本参数设置*SET,factorc,0.138 !太阳散射辐射系数*SET,pg,0.35 !地面或者水平面的太阳辐射反射率*SET,factor_a,1370*(1+0.034) !地外太阳直射辐射值*SET,factor_b,0.42 !定义大气消光系数!（12）定义14个时刻的地面太阳辐射直射强度数组GND并赋值*DIM,GND,,14*DO,m,1,14,1*SET,GND(m),factor_a/exp(factor_b/altitude(m))*ENDDO!（13）定义14个时刻结构表面太阳辐射荷载的几何参数*DIM,cos_surf,,4 !表面方位角余弦值*DIM,cos_angle,,4 !表面方位角角度值*DIM,cos_title,,4 !倾角余弦值*DIM,title_angle,,4 !倾角角度值!利用面5上的三个关键点，计算面5的表面方位角余弦、表面方位角弧度、倾角余弦和倾角弧度值kp_1=4 !将面5中的关键点4的编号赋给参数kp_1kp_2=3 !将面5中的关键点3的编号赋给参数kp_2kp_3=16 !将面5中的关键点16的编号赋给参数kp_3k1x=kx(kp_1) !提取关键点4的X坐标值k1y=ky(kp_1) !提取关键点4的Y坐标值k1z=kz(kp_1) !提取关键点4的Z坐标值k2x=kx(kp_2) !提取关键点3的X坐标值k2y=ky(kp_2) !提取关键点3的Y坐标值k2z=kz(kp_2) !提取关键点3的Z坐标值k3x=kx(kp_3) !提取关键点16的X坐标值k3y=ky(kp_3) !提取关键点16的Y坐标值k3z=kz(kp_3) !提取关键点16的Z坐标值!参考空间解析几何相关知识，计算面5的a1=(k2y-k1y)*(k3z-k1z)-(k3y-k1y)*(k2z-k1z)a2=(k3x-k1x)*(k2z-k1z)-(k2x-k1x)*(k3z-k1z)a3=0a4=sqrt(a1**2+a2**2+a3**2)*set,cos_surf(1),abs(a2)/a4cosx=normkx(kp_3,kp_2,kp_1)cosy=normky(kp_3,kp_2,kp_1)*if,cosx,lt,0,and,cosy,lt,0,then*set,cos_angle(1),acos(cos_surf(1))*elseif,cosx,gt,0,and,cosy,gt,0,then*set,cos_angle(1),acos(cos_surf(1))+180*elseif,cosx,lt,0,and,cosy,gt,0,then*set,cos_angle(1),180-acos(cos_surf(1))*else*set,cos_angle(1),360-acos(cos_surf(1))*endifcosz=normkz(kp_3,kp_2,kp_1)*(-1)*set,cos_title(1),cosz*set,title_angle(1),acos(cosz)!利用面21上的三个关键点，计算面21的表面方位角余弦、表面方位角弧度、倾角余弦和倾角弧度值kp_1=13 !将面21中的关键点13的编号赋给参数kp_1kp_2=12 !将面21中的关键点12的编号赋给参数kp_2kp_3=22 !将面21中的关键点22的编号赋给参数kp_3k1x=kx(kp_1) !提取关键点13的X坐标值k1y=ky(kp_1) !提取关键点13的Y坐标值k1z=kz(kp_1) !提取关键点13的Z坐标值k2x=kx(kp_2) !提取关键点12的X坐标值k2y=ky(kp_2) !提取关键点12的Y坐标值k2z=kz(kp_2) !提取关键点12的Z坐标值k3x=kx(kp_3) !提取关键点22的X坐标值k3y=ky(kp_3) !提取关键点22的Y坐标值k3z=kz(kp_3) !提取关键点22的Z坐标值a1=(k2y-k1y)*(k3z-k1z)-(k3y-k1y)*(k2z-k1z)a2=(k3x-k1x)*(k2z-k1z)-(k2x-k1x)*(k3z-k1z)a3=0a4=sqrt(a1**2+a2**2+a3**2)*set,cos_surf(1),abs(a2)/a4cosx=normkx(kp_3,kp_2,kp_1)cosy=normky(kp_3,kp_2,kp_1)*if,cosx,lt,0,and,cosy,lt,0,then*set,cos_angle(2),acos(cos_surf(2))*elseif,cosx,gt,0,and,cosy,gt,0,then*set,cos_angle(2),acos(cos_surf(2))+180*elseif,cosx,lt,0,and,cosy,gt,0,then*set,cos_angle(2),180-acos(cos_surf(2))*else*set,cos_angle(2),360-acos(cos_surf(2))*endifcosz=normkz(kp_3,kp_2,kp_1)*(-1)*set,cos_title(2),cosz*set,title_angle(2),acos(cosz)!利用面18上的三个关键点，计算面18的表面方位角余弦、表面方位角弧度、倾角余弦和倾角弧度值kp_1=11 !将面18中的关键点11的编号赋给参数kp_1kp_2=14 !将面18中的关键点14的编号赋给参数kp_2kp_3=21 !将面18中的关键点21的编号赋给参数kp_3k1x=kx(kp_1) !提取关键点11的X坐标值k1y=ky(kp_1) !提取关键点11的Y坐标值k1z=kz(kp_1) !提取关键点11的Z坐标值k2x=kx(kp_2) !提取关键点14的X坐标值k2y=ky(kp_2) !提取关键点14的Y坐标值k2z=kz(kp_2) !提取关键点14的Z坐标值k3x=kx(kp_3) !提取关键点21的X坐标值k3y=ky(kp_3) !提取关键点21的Y坐标值k3z=kz(kp_3) !提取关键点21的Z坐标值a1=(k2y-k1y)*(k3z-k1z)-(k3y-k1y)*(k2z-k1z)a2=(k3x-k1x)*(k2z-k1z)-(k2x-k1x)*(k3z-k1z)a3=0a4=sqrt(a1**2+a2**2+a3**2)*set,cos_surf(1),abs(a2)/a4cosx=normkx(kp_3,kp_2,kp_1)cosy=normky(kp_3,kp_2,kp_1)*if,cosx,lt,0,and,cosy,lt,0,then*set,cos_angle(3),acos(cos_surf(3))*elseif,cosx,gt,0,and,cosy,gt,0,then*set,cos_angle(3),acos(cos_surf(3))+180*elseif,cosx,lt,0,and,cosy,gt,0,then*set,cos_angle(3),180-acos(cos_surf(3))*else*set,cos_angle(3),360-acos(cos_surf(3))*endifcosz=normkz(kp_3,kp_2,kp_1)*(-1)*set,cos_title(3),cosz*set,title_angle(3),acos(cosz)!利用面10上的三个关键点，计算面10的表面方位角余弦、表面方位角弧度、倾角余弦和倾角弧度值kp_1=6 !将面10中的关键点6的编号赋给参数kp_1kp_2=5 !将面10中的关键点5的编号赋给参数kp_2kp_3=19 !将面10中的关键点19的编号赋给参数kp_3k1x=kx(kp_1) !提取关键点6的X坐标值k1y=ky(kp_1) !提取关键点6的Y坐标值k1z=kz(kp_1) !提取关键点6的Z坐标值k2x=kx(kp_2) !提取关键点5的X坐标值k2y=ky(kp_2) !提取关键点5的Y坐标值k2z=kz(kp_2) !提取关键点5的Z坐标值k3x=kx(kp_3) !提取关键点19的X坐标值k3y=ky(kp_3) !提取关键点19的Y坐标值k3z=kz(kp_3) !提取关键点19的Z坐标值a1=(k2y-k1y)*(k3z-k1z)-(k3y-k1y)*(k2z-k1z)a2=(k3x-k1x)*(k2z-k1z)-(k2x-k1x)*(k3z-k1z)a3=0a4=sqrt(a1**2+a2**2+a3**2)*set,cos_surf(1),abs(a2)/a4cosx=normkx(kp_3,kp_2,kp_1)cosy=normky(kp_3,kp_2,kp_1)*if,cosx,lt,0,and,cosy,lt,0,then*set,cos_angle(4),acos(cos_surf(4))*elseif,cosx,gt,0,and,cosy,gt,0,then*set,cos_angle(4),acos(cos_surf(4))+180*elseif,cosx,lt,0,and,cosy,gt,0,then*set,cos_angle(4),180-acos(cos_surf(4))*else*set,cos_angle(4),360-acos(cos_surf(4))*endifcosz=normkz(kp_3,kp_2,kp_1)*(-1)*set,cos_title(4),cosz*set,title_angle(4),acos(cosz)!（14）定义日照时间内14个时刻的构件表面太阳方位角数组并计算赋值*dim,angle_surf,,4,14 !表面太阳方位角计算*do,m,1,14*do,j,1,4,1*set,angle_surf(j,m),abs(cos_angle(j)-angle(m))*enddo*enddo!（15）定义日照时间内14个时刻的构件表面太阳入射角数组并计算赋值*dim,cos_ps,,4,14!计算入射角*do,m,1,14cosp=sqrt(1-altitude(m)**2)*do,j,1,4,1dd1=altitude(m)*cos(title_angle(j))dd2=cosp*cos(angle_surf(j,m))*sin(title_angle(j))*set,cos_ps(j,m),dd1+dd2*enddo*enddo!（16）定义日照时间内14个时刻的构件表面与水平面之间夹角的余弦值数组并计算赋值*dim,cos_ph,,4!表面与水平面之间的夹角的余弦!利用面5上的三个关键点，计算面5水平面之间的夹角的余弦值并赋值给cos_ph(1)kp_1=4 !将面21中的三个关键点13的编号分别赋给参数kp_1kp_2=3 !将面21中的三个关键点12的编号分别赋给参数kp_2kp_3=16 !将面21中的三个关键点22的编号分别赋给参数kp_3k1x=kx(kp_1) !提取关键点4的X坐标值k1y=ky(kp_1) !提取关键点4的Y坐标值k1z=kz(kp_1) !提取关键点4的Z坐标值k2x=kx(kp_2) !提取关键点3的X坐标值k2y=ky(kp_2) !提取关键点3的Y坐标值k2z=kz(kp_2) !提取关键点3的Z坐标值k3x=kx(kp_3) !提取关键点16的X坐标值k3y=ky(kp_3) !提取关键点16的Y坐标值k3z=kz(kp_3) !提取关键点16的Z坐标值a1=(k2y-k1y)*(k3z-k1z)-(k3y-k1y)*(k2z-k1z)a2=(k3x-k1x)*(k2z-k1z)-(k2x-k1x)*(k3z-k1z)a3=(k2x-k1x)*(k3y-k1y)-(k3x-k1x)*(k2y-k1y)a4=sqrt(a1**2+a2**2+a3**2)*set,cos_ph(1),abs(a3)/a4!利用面21上的三个关键点，计算面21水平面之间的夹角的余弦值并赋值给cos_ph(2) kp_1=13 !将面21中的三个关键点13的编号分别赋给参数kp_1kp_2=12 !将面21中的三个关键点12的编号分别赋给参数kp_2kp_3=22 !将面21中的三个关键点22的编号分别赋给参数kp_3k1x=kx(kp_1) !提取关键点13的X坐标值k1y=ky(kp_1) !提取关键点13的Y坐标值k1z=kz(kp_1) !提取关键点13的Z坐标值k2x=kx(kp_2) !提取关键点12的X坐标值k2y=ky(kp_2) !提取关键点12的Y坐标值k2z=kz(kp_2) !提取关键点12的Z坐标值k3x=kx(kp_3) !提取关键点22的X坐标值k3y=ky(kp_3) !提取关键点22的Y坐标值k3z=kz(kp_3) !提取关键点22的Z坐标值a1=(k2y-k1y)*(k3z-k1z)-(k3y-k1y)*(k2z-k1z)a2=(k3x-k1x)*(k2z-k1z)-(k2x-k1x)*(k3z-k1z)a3=(k2x-k1x)*(k3y-k1y)-(k3x-k1x)*(k2y-k1y)a4=sqrt(a1**2+a2**2+a3**2)*set,cos_ph(2),abs(a3)/a4!利用面18上的三个关键点，计算面18水平面之间的夹角的余弦值并赋值给cos_ph(3) kp_1=11 !将面21中的三个关键点13的编号分别赋给参数kp_1kp_2=14 !将面21中的三个关键点14的编号分别赋给参数kp_2kp_3=21 !将面21中的三个关键点21的编号分别赋给参数kp_3k1x=kx(kp_1) !提取关键点11的X坐标值k1y=ky(kp_1) !提取关键点11的Y坐标值k1z=kz(kp_1) !提取关键点11的Z坐标值k2x=kx(kp_2) !提取关键点14的X坐标值k2y=ky(kp_2) !提取关键点14的Y坐标值k2z=kz(kp_2) !提取关键点14的Z坐标值k3x=kx(kp_3) !提取关键点21的X坐标值k3y=ky(kp_3) !提取关键点21的Y坐标值k3z=kz(kp_3) !提取关键点21的Z坐标值a1=(k2y-k1y)*(k3z-k1z)-(k3y-k1y)*(k2z-k1z)a2=(k3x-k1x)*(k2z-k1z)-(k2x-k1x)*(k3z-k1z)a3=(k2x-k1x)*(k3y-k1y)-(k3x-k1x)*(k2y-k1y)a4=sqrt(a1**2+a2**2+a3**2)*set,cos_ph(3),abs(a3)/a4!利用面10上的三个关键点，计算面10水平面之间的夹角的余弦值并赋值给cos_ph(4) kp_1=6 !将面21中的三个关键点6的编号分别赋给参数kp_1kp_2=5 !将面21中的三个关键点5的编号分别赋给参数kp_2kp_3=19 !将面21中的三个关键点19的编号分别赋给参数kp_3k1x=kx(kp_1) !提取关键点6的X坐标值k1y=ky(kp_1) !提取关键点6的Y坐标值k1z=kz(kp_1) !提取关键点6的Z坐标值k2x=kx(kp_2) !提取关键点5的X坐标值k2y=ky(kp_2) !提取关键点5的Y坐标值k2z=kz(kp_2) !提取关键点5的Z坐标值k3x=kx(kp_3) !提取关键点19的X坐标值k3y=ky(kp_3) !提取关键点19的Y坐标值k3z=kz(kp_3) !提取关键点19的Z坐标值a1=(k2y-k1y)*(k3z-k1z)-(k3y-k1y)*(k2z-k1z)a2=(k3x-k1x)*(k2z-k1z)-(k2x-k1x)*(k3z-k1z)a3=(k2x-k1x)*(k3y-k1y)-(k3x-k1x)*(k2y-k1y)a4=sqrt(a1**2+a2**2+a3**2)*set,cos_ph(4),abs(a3)/a4!(17)定义日照时间内的14个时刻的4个面的太阳直射强度数组并计算赋值*dim,vertical,,4,14!定义表面太阳辐射直射强度数组*do,m,1,14,1*do,j,1,4,1*if,cos_ps(j,m),gt,0,then*set,vertical(j,m),gnd(m)*cos_ps(j,m)*else*endif*enddo*enddo!(18)定义日照时间内的14个时刻的4个面的太阳辐射散射强度数组并计算赋值*dim,diffuse,,4,14!定义表面太阳辐射散射强度数组*DIM,fuhao,,4 !定义*do,m,1,14,1!利用面5上的三个关键点，计算当前时刻的面5的太阳辐射散射强度并赋值给diffuse(1,m) kp_1=4 !将面5中的三个关键点4的编号分别赋给参数kp_1kp_2=3 !将面5中的三个关键点3的编号分别赋给参数kp_2kp_3=16 !将面5中的三个关键点16的编号分别赋给参数kp_3cos=normkz(kp_3,kp_2,kp_1)*if,cos,lt,0,then*set,fuhao(j),100*set,diffuse(1,m),gnd(m)*factorc*(1+cos_ph(1))/2*else*set,diffuse(1,m),0*set,fuhao(1),0*endif*enddo*do,m,1,14,1kp_1=13 !将面21中的三个关键点13的编号分别赋给参数kp_1kp_2=12 !将面21中的三个关键点12的编号分别赋给参数kp_2kp_3=22 !将面21中的三个关键点22的编号分别赋给参数kp_3cos=normkz(kp_3,kp_2,kp_1)*if,cos,lt,0,then*set,fuhao(j),100*set,diffuse(2,m),gnd(m)*factorc*(1+cos_ph(2))/2*else*set,diffuse(2,m),0*set,fuhao(2),0*endif*enddo*do,m,1,14,1kp_1=11 !将面18中的三个关键点11的编号分别赋给参数kp_1kp_2=14 !将面18中的三个关键点14的编号分别赋给参数kp_2kp_3=21 !将面18中的三个关键点21的编号分别赋给参数kp_3cos=normkz(kp_3,kp_2,kp_1)*if,cos,lt,0,then*set,diffuse(3,m),gnd(m)*factorc*(1+cos_ph(3))/2*else*set,diffuse(3,m),0*set,fuhao(3),0*endif*enddo*do,m,1,14,1kp_1=6 !将面10中的三个关键点6的编号分别赋给参数kp_1kp_2=5 !将面10中的三个关键点5的编号分别赋给参数kp_2kp_3=19 !将面10中的三个关键点19的编号分别赋给参数kp_3cos=normkz(kp_3,kp_2,kp_1)*if,cos,lt,0,then*set,fuhao(j),100*set,diffuse(4,m),gnd(m)*factorc*(1+cos_ph(4))/2*else*set,diffuse(4,m),0*set,fuhao(4),0*endif*enddo!(19)定义日照时间内的14个时刻的4个面的太阳辐射反射强度数组并计算赋值*dim,reflect,,4,14!表面太阳辐射反射强度*do,m,1,14,1kp_1=4 !将面5中的三个关键点4的编号分别赋给参数kp_1kp_2=3 !将面5中的三个关键点2的编号分别赋给参数kp_2kp_3=16 !将面5中的三个关键点16的编号分别赋给参数kp_3cos=normkz(kp_3,kp_2,kp_1)*if,cos,gt,0,then*set,reflect(1,m),gnd(m)*(cos(22.76*3.14/180)+factorc)*pg*(1-cos_ph(1))/2*else*set,reflect(1,m),0*endif*enddo*do,m,1,14,1kp_1=13 !将面21中的三个关键点13的编号分别赋给参数kp_1kp_2=12 !将面21中的三个关键点12的编号分别赋给参数kp_2kp_3=22 !将面21中的三个关键点22的编号分别赋给参数kp_3cos=normkz(kp_3,kp_2,kp_1)*if,cos,gt,0,then*set,reflect(2,m),gnd(m)*(cos(22.76*3.14/180)+factorc)*pg*(1-cos_ph(2))/2*else*set,reflect(2,m),0*endif*enddo*do,m,1,14,1kp_1=11 !将面18中的三个关键点11的编号分别赋给参数kp_1kp_2=14 !将面18中的三个关键点14的编号分别赋给参数kp_2kp_3=21 !将面18中的三个关键点21的编号分别赋给参数kp_3cos=normkz(kp_3,kp_2,kp_1)*if,cos,gt,0,then*set,reflect(3,m),gnd(m)*(cos(22.76*3.14/180)+factorc)*pg*(1-cos_ph(3))/2*else*set,reflect(3,m),0*endif*enddo*do,m,1,14,1kp_1=6 !将面10中的三个关键点6的编号分别赋给参数kp_1kp_2=5 !将面10中的三个关键点5的编号分别赋给参数kp_2kp_3=19 !将面10中的三个关键点19的编号分别赋给参数kp_3cos=normkz(kp_3,kp_2,kp_1)*if,cos,gt,0,then*set,reflect(4,m),gnd(m)*(cos(22.76*3.14/180)+factorc)*pg*(1-cos_ph(4))/2*else*set,reflect(4,m),0*endif*enddo!(20)定义日照时间内的14个时刻的4个面的太阳辐射总强度数组并计算赋值*dim,radi_all,,4,14!表面辐射总强度*do,m,1,14,1*do,j,1,4,1*set,radi_all(j,m),(vertical(j,m)+diffuse(j,m)+reflect(j,m))*0.55*enddo*enddo!(21)定义日照时间内的14个时刻的4个面的太阳辐射等效生热率数组并计算赋值!等效生热率*dim,heat_eq,,4,14*do,m,1,14,1*do,j,1,4,1*set,heat_eq(j,m),radi_all(j,m)/0.02*enddo*enddofinish!(21) 进入求解器，设置求解选项进行数值计算/soluantype,trans !设置求解类型瞬态热分析trnopt,full ! 指定瞬态分析的求解方法为完全法timint,on ! 打开时间积分效应tunif,32.5 !设置构件的初始温度为32.5摄氏度outres,all ! 将除SV AR和LOCI以外的所有计算数据写入数据库和文件中!求解参数设定value_1=0.8 ! 定义构件的辐射发射率参数value_2=5.67e-8 !定义斯蒂芬-玻尔慈曼常数参数value_3=value_1*value_2 !将value_1和value_2相乘并赋值给value_3*dim,long_wave,,4,840 !求解过程中，每个荷载步中给四个外表面所施加的长波辐射强度*dim,node_num1,,2000 !拱上实体包含的节点编号数组*dim,node_temp1,,2000 !拱上实体包含节点的温度值数组l=0*do,m,1,14,1*do,r,3600,3600,3600time,(m-1)*3600+rl=l+1nsubst,1,100,1 !设置每个荷载的子步数数为1，最大值为100，最小值为1autots,on ! 打开自动时间步长跟踪eqslv,JCG !指定方程求解器为JCGkbc,0 !使用递增方式加载!施加对流荷载sfa,5,,conv,10,t_outdoor(m) !给面5定义当前荷载步的对流换热系数及周围环境温度sfa,21,,conv,10,t_outdoor(m) !给面21定义当前荷载步的对流换热系数及周围环境温度sfa,18,,conv,10,t_outdoor(m) !给面18定义当前荷载步的对流换热系数及周围环境温度sfa,10,,conv,10,t_outdoor(m) !给面10定义当前荷载步的对流换热系数及周围环境温度!施加太阳辐射荷载bfv,1,HGEN,heat_eq(1,m)+long_wave(1) !给体1施加当前荷载步的等效生热率bfv,4,HGEN,heat_eq(2,m)+long_wave(2) !给体4施加当前荷载步的等效生热率bfv,3,HGEN,heat_eq(3,m)+long_wave(3) !给体3施加当前荷载步的等效生热率bfv,2,HGEN,heat_eq(4,m)+long_wave(4) !给体2施加当前荷载步的等效生热率solvevsel,s,,,1 !选择编号为1的体元素eslv,r !选择当前所选体元素上的所有单元nsle,r !选择当前所选单元上的所有节点*get,node_total,node,0,count ! 提取当前所选节点的个数*get,node_num1(1),node,0,num,min ! 提取当前所选节点中节点的最小编号，并赋值给变量node_num1(1)*do,n,2,node_total,1*get,node_num1(n),node,node_num1(n-1),nxth ! 将当前所选择的节点的编号赋值给数组node_num1*enddo*do,f,1,node_total,1*get,node_temp1(f),node,node_num1(f),temp ! 提取当前所选节点的节点温度值，并赋值给数组node_temp1*enddototal=0*do,f,1,node_total,1total=total+node_temp1(f) ! 计算当前所选节点的温度值之和，并赋值给变量total*enddotarea=total/node_total+273 ! 计算当前所选节点温度值的平均值，并赋值给tareatsky=t_outdoor(m)-6+273 !计算当前时刻的天空温度值，并赋值给tsky*if,fuhao(1),eq,100,thenvalue_4=value_3*((tsky**4-tarea**4)*(1+cos_ph(1))/2) !计算与天空之间值长波辐射净强度*elsevalue_4=value_3*((t_earth(m)**4-tarea**4)*(1-cos_ph(1))/2) !计算与地面之间值长波辐射净强度*endif*set,long_wave(1,l),value_4/0.03 !计算长波辐射净强度的等效生热率allselvsel,s,,,4 !选择编号为4的体元素eslv,r !选择当前所选体元素上的所有单元nsle,r !选择当前所选单元上的所有节点*get,node_total,node,0,count ! 提取当前所选节点的个数*get,node_num1(1),node,0,num,min ! 提取当前所选节点中节点的最小编号，并赋值给变量node_num1(1)*do,n,2,node_total,1*get,node_num1(n),node,node_num1(n-1),nxth ! 将当前所选择的节点的编号赋值给数组node_num1*enddo*do,f,1,node_total,1*get,node_temp1(f),node,node_num1(f),temp ! 提取当前所选节点的节点温度值，并赋值给数组node_temp1*enddototal=0*do,f,1,node_total,1total=total+node_temp1(f) ! 计算当前所选节点的温度值之和，并赋值给变量total*enddotarea=total/node_total+273 ! 计算当前所选节点温度值的平均值，并赋值给tareatsky=t_outdoor(m)-6+273 !计算当前时刻的天空温度值，并赋值给tsky*if,fuhao(2),eq,100,thenvalue_4=value_3*((tsky**4-tarea**4)*(1+cos_ph(2))/2) !计算与天空之间值长波辐射净强度*elsevalue_4=value_3*((t_earth(m)**4-tarea**4)*(1-cos_ph(2))/2) !计算与地面之间值长波辐射净强度*endif*set,long_wave(2,l),value_4/0.03 !计算长波辐射净强度的等效生热率allselvsel,s,,,3 !选择编号为3的体元素eslv,r !选择当前所选体元素上的所有单元nsle,r !选择当前所选单元上的所有节点*get,node_total,node,0,count ! 提取当前所选节点的个数*get,node_num1(1),node,0,num,min ! 提取当前所选节点中节点的最小编号，并赋值给变量node_num1(1)*do,n,2,node_total,1*get,node_num1(n),node,node_num1(n-1),nxth ! 将当前所选择的节点的编号赋值给数组node_num1*enddo*do,f,1,node_total,1*get,node_temp1(f),node,node_num1(f),temp ! 提取当前所选节点的节点温度值，并赋值给数组node_temp1*enddototal=0*do,f,1,node_total,1total=total+node_temp1(f) ! 计算当前所选节点的温度值之和，并赋值给变量total*enddotarea=total/node_total+273 ! 计算当前所选节点温度值的平均值，并赋值给tareatsky=t_outdoor(m)-6+273 !计算当前时刻的天空温度值，并赋值给tsky*if,fuhao(3),eq,100,thenvalue_4=value_3*((tsky**4-tarea**4)*(1+cos_ph(3))/2) !计算与天空之间值长波辐射净强度*elsevalue_4=value_3*((t_earth(m)**4-tarea**4)*(1-cos_ph(3))/2) !计算与地面之间值长波辐射净强度*endif*set,long_wave(3,l),value_4/0.03 !计算长波辐射净强度的等效生热率allselvsel,s,,,2 !选择编号为2的体元素eslv,r !选择当前所选体元素上的所有单元nsle,r !选择当前所选单元上的所有节点*get,node_total,node,0,count ! 提取当前所选节点的个数*get,node_num1(1),node,0,num,min ! 提取当前所选节点中节点的最小编号，并赋值给变量node_num1(1)*do,n,2,node_total,1*get,node_num1(n),node,node_num1(n-1),nxth ! 将当前所选择的节点的编号赋值给数组node_num1*enddo*do,f,1,node_total,1*get,node_temp1(f),node,node_num1(f),temp ! 提取当前所选节点的节点温度值，并赋值给数组node_temp1*enddototal=0*do,f,1,node_total,1total=total+node_temp1(f) ! 计算当前所选节点的温度值之和，并赋值给变量total*enddotarea=total/node_total+273 ! 计算当前所选节点温度值的平均值，并赋值给tareatsky=t_outdoor(m)-6+273 !计算当前时刻的天空温度值，并赋值给tsky*if,fuhao(4),eq,100,thenvalue_4=value_3*((tsky**4-tarea**4)*(1+cos_ph(4))/2) !计算与天空之间值长波辐射净强度*elsevalue_4=value_3*((t_earth(m)**4-tarea**4)*(1-cos_ph(4))/2) !计算与地面之间值长波辐射净强度*endif*set,long_wave(4,l),value_4/0.03 !计算长波辐射净强度的等效生热率allsel*enddo*enddo在土木工程结构中，温度应力在很多情况下对结构的影响很大。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ANSYS温度场分析步骤
基于ANSYS12.0的钢板加热过程分析
一．问题描述
2000mm*2000mm*100mm的钢板，初始温度为20℃，放入温度为1120℃的加热炉内加热,已知其换热系数125W/㎡*K，钢板的比热为460J/kg*℃，密度为7850kg/m 3，导热系数为50W/m*K，计算钢板1800s后的温度场分布。
二．问题分析
此问题属于热瞬态分析（载荷随时间变化），选用SOLID70三维六面体单元进行有限元分析。
SOLID70——三维热实体，具有8各节点，每个节点一个温度自由度。
该单元可用于三维的稳态或瞬态的热分析问题。
三．操作步骤
1.定义分析文件名
Utility Menu>File>Change Jobname，输入Example。
2.定义单元类型
Main Menu>Preprocesor>Element Type>Add/Edit/Delete,选择SOLID70三维六面体单元进行有限元分析。
3.定义材料属性
①传导系数
②材料密度
③材料比热
4.建立几何模型
5.设置单元密度
6.划分单元
7.施加对流换热载荷
8.施加初始温度
9.设置求解选项
10.温度偏移量设置
11.输出控制
12.存盘
13.求解
14.显示温度场分布云图
四．总结
本例介绍了应用ANSYS对钢板加热过程进行瞬态热分析的基本步骤，应用此方法可对各种零件加热过程的温度场分布进行分析。