Ansys温度应力分析步骤实例
ANSYS计算温度场及应力场
ANSYS计算温度场及应力场在ANSYS中计算温度场需要考虑的因素有很多，比如热源、热传导、边界条件等。
首先，我们需要在ANSYS中建立一个三维模型，包括几何形状、材料属性和初始条件。
然后，我们可以选择合适的求解器，比如热传导方程求解器，来解决温度场的传导问题。
在建立模型时，需要给定材料的热导率和密度等属性，这些参数可以通过实验测量或者文献资料获得。
对于复杂的几何形状，可以使用ANSYS 的建模工具，比如CAD软件，将实际的几何形状导入到ANSYS中。
然后，我们需要给定边界条件，比如边界上的温度和热通量。
这些条件可以通过实验测量或者根据实际情况进行估计。
在设置好模型后，我们可以选择求解器来解决温度场的传导问题。
ANSYS提供了多种求解器，包括有限元法、有限差分法和有限体积法等。
这些方法可以根据不同的情况选择合适的求解器，并通过迭代计算来获得温度场的分布。
在计算完温度场后，我们可以使用ANSYS的后处理工具来分析和可视化结果。
例如，可以绘制温度云图、温度剖面和温度梯度图，以展示温度场的分布情况。
此外，还可以计算温度场的平均值、最大值和最小值等统计量，以评估系统的性能和安全性。
另外，ANSYS还可以用于计算应力场。
在计算应力场时，需要考虑的因素包括材料的应变-应力关系、加载条件和几何形状等。
首先，我们需要在ANSYS中建立一个三维模型，包括几何形状、材料属性和初始条件。
然后，选择合适的求解器，比如有限元法求解器，来解决应力场的静力学问题。
在建立模型时，需要给定材料的弹性模量、泊松比和密度等属性。
这些参数可以通过实验测量或者文献资料获得。
对于复杂的几何形状，可以使用ANSYS的建模工具，比如CAD软件，将实际的几何形状导入到ANSYS 中。
然后，我们需要给定加载条件，比如施加在模型上的力和边界约束。
这些条件可以根据实际情况进行估计。
在设置好模型后，我们可以选择求解器来解决应力场的静力学问题。
ANSYS提供了多种求解器，包括有限元法、边界元法和模态分析等。
ANSYS热应力分析经典例题
ANSYS热应力分析例题实例1——圆简内部热应力分折：有一无限长圆筒，其核截面结构如图13—1所示，简内壁温度为200℃，外壁温度为20℃，圆筒材料参数如表13．1所示，求圆筒内的温度场、应力场分布。
该问题属于轴对称问题。
由于圆筒无限长，忽略圆筒端部的热损失。
沿圆筒纵截面取宽度为10M的如图1 3—2所示的矩形截面作为几何模型。
在求解过程中采用间接求解法和直接求解法两种方法进行求解。
间接法是先选择热分析单元，对圆筒进行热分析，然后将热分析单元转化为相应的结构单元，对圆筒进行结构分析；直接法是采用热应力藕合单元，对圆筒进行热力藕合分析。
/filname,exercise1-jianjie/title,thermal stresses in a long/prep7 $Et,1,plane55Keyopt,1,3,1 $Mp,kxx,1,70Rectng,0.1,0.15,0,0.01 $Lsel,s,,,1,3,2Lesize, all,,,20 $Lsel,s,,,2,4,2Lesize,all,,,5 $Amesh,1 $Finish/solu $Antype,staticLsel,s,,,4 $Nsll,s,1 $d,all,temp,200lsel,s,,,2 $nsll,s,1 $d,all,temp,20allsel $outpr,basic,allsolve $finish/post1 $Set,last/plopts,info,onPlnsol,temp $Finish/prep7 $Etchg,ttsKeyopt,1,3,1 $Keyopt,1,6,1Mp,ex,1,220e9 $Mp,alpx,,1,3e-6 $Mp,prxy,1,0.28Lsel,s,,,4 $Nsll,s,1 $Cp,8,ux,allLsel,s,,,2 $Nsll,s,1 $Cp,9,ux,allAllsel $Finish/solu $Antype,staticD,all,uy,0 $Ldread,temp,,,,,,rthAllsel $Solve $Finish/post1/title,radial stress contoursPlnsol,s,x/title,axial stress contoursPlnsol,s,y/title,circular stress contoursPlnsol,s,z/title,equvialent stress contoursPlnsol,s,eqv $finish/filname,exercise1-zhijie/title,thermal stresses in a long/prep7 $Et,1,plane13Keyopt,1,1,4 $Keyopt,1,3,1Mp,ex,1,220e9 $Mp,alpx,,1,3e-6 $Mp,prxy,1,0.28MP,KXX,1,70Rectng,0.1,0.15,0,0.01 $Lsel,s,,,1,3,2Lesize, all,,,20 $Lsel,s,,,2,4,2Lesize,all,,,5 $Amesh,1Lsel,s,,,4 $Nsll,s,1 $Cp,8,ux,allLsel,s,,,2 $Nsll,s,1 $Cp,9,ux,allALLSEL $Finish/solu $Antype,staticLsel,s,,,4 $Nsll,s,1 $d,all,temp,200lsel,s,,,2 $nsll,s,1 $d,all,temp,20allsel $outpr,basic,allsolve $finish/post1 $Set,last/plopts,info,onPlnsol,temp/title,radial stress contoursPlnsol,s,x/title,axial stress contoursPlnsol,s,y/title,circular stress contoursPlnsol,s,z/title,equvialent stress contoursPlnsol,s,eqv $finish318页实例2——冷却栅管的热应力分析图中为一冷却栅管的轴对称结构示意图，其中管内为热流体，温度为200℃，压力为10Mp,对流系数为11 0W／(m2•℃)；管外为空气，温度为25℃，对流系数为30w／(mz．℃)。
ansys入门之三(应力分析)
应力分析 - 前处理
...网格划分
指定网格控制 是网格划分的第二步。
ANSYS 中有许多可用的网格控制。现在， 我们 介绍一个指定网格密度的简单方法，智能网格划 分。
智能网格划分是一种运算法则，它按照线的长度， 曲率和对孔的近似确定模型中线的分割单元数。
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你只需要指定从1（最细网格）到10（最粗网格） 的“尺寸水平”，其他的由ANSYS处理。
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应力分析 - 前处理
...网格划分
实常数
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实常数用于描述那些由单元几何模型不能完全确 定的几何形状。 例如:
梁单元是由连接两个节点的线来定义的，这只定义了梁的长度。 要指明梁的横截面属性，如面积和惯性矩，就要用到实常数。 壳单元是由四面体或四边形来定义的，这只定义了壳的表面积， 要指明壳的厚度，必须用实常数。
维数 -- 2-D (仅有X-Y 平面), or 3-D.
假定的位移形函数 -- 线性及二次
ANSYS有超过150个的单元类型可供选择。对于 如何选取单元类型稍后介绍，现在，请看如何定
应力分析 - 前处理
...网格划分
定义单元类型:
Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete [Add] 添加新单元类型 选择想要的类型(如 SOLID92) 并按 OK键 [Options] 指定附加的单元 选项 或使用 ET 命令: et,1,solid92
...网格划分
先定义好材料类型 的结构树 接着输入单个材料 的性质值 或使用 MP 命令
mp,ex,1,30e6 mp,prxy,1,.3
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应力分析 - 前处理
ANSYS热应力分析
题目：ANSYS热应力分析专业：材料成型及控制工程班级：型职141学号： 14615118姓名：武学杰指导教师：张转转2017 年 10 月 17 日至 11 月 13 日共 4 周指导教师(签字)系主任(签字)题目：第一步：更改文件名第二步：选择单元第三步：设置材料属性1、给定材料的导热系数40W(m·℃)。
Main Menu>Preproessor>Material Props>Material Models第四步：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>Creaate>Areas>Rectangle>By Dimensions2、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>Numbering4、对面A1和A2进行overlap操作MainMenu>Preocessor>Modeling>Operate>Booleans>Overlap>Areas第五步：划分网格1、打开Meshtool对话框；Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool2、设定网格尺寸为0.002，网格形状为四面体映射网格；3、Mesh。
第六步：施加载荷1、进入Solution处理器。
Main Menu>Solution2、设定分析类型为“steady-state”Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Thermal>Temperature>On Lines 3、在外面界线上定义温度载荷60Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Thermal>Temperature>On Lines4、在内边界线定义温度载荷0。
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
ansys入门之三(应力分析)
应力分析 - 前处理
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...网格划分
网格划分的三个步骤:
定义单元属性
指定网格控制 生成网格
单元属性 是网格划分前必须建立的有限单元模型 属性。它们包括:
单元类型 实常数 材料性质
SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING
面
线
面
线
关键点
关键点
SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING
应力分析- 前处理
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...几何模型
既可以在ANSYS中创建实体模型，也可以从其他 软件包中输入实体模型 两种方法的详细情况以后介绍，现在，我们简要 地讨论如何输入一个 IGES 文件和缩放所需的几 何模型 IGES (Initial Graphics Exchange Specification) 是用 来把实体几何模型从一个软件包传递到另一个软 件包的规范
典型方法是用实体模型 模拟几何模型。
以 CAD-类型的数学描述定义结构的几何模型。 可能是实体或表面，这取决于分析对象的模型。
SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING
应力分析 - 前处理
B. 几何模型
体 由面围成，用来描述实体物体。
面 由线围成，用来描述物体的表面或者块、壳等。 线 由关键点组成，用来描述物体的边。
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典型的实体模型是由体、面、线和关键点组成的 。
关键点 是三维空间的位置， 用来描述物体的顶点。
ANSYS热应力分析实例
A N S Y S热应力分析实例-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN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>MaterialPorps>Material 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“MainMenu>Preprocessor>Creat>Keypoints>On Active CS”，关键点的坐标如下：编号 1 2 3 4 5 6 7 8X 5 6 12 12 6 6 5 5Y 0 0 0 0.25 0.25 1 1 0.252、组成三个面：选择“MainMenu>Preprocessor>Creat>Area>Arbitrary>Throuth Kps”，由1,2,5,8组成面1；由2,3,4,5组成面2；由8,5,6,7组成面3。
8-2传热及温度应力分析ANSYS算例
数为1.2 ×10−5 /K。分析在圆管和法兰内的稳态温度分布及热应力分布。
图 2-1 一个典型的焊接接头
建模要点 X根据换热边界条件和接头几何结构，圆管接头内的传热是轴对称的。法兰接头的结合面是
接头的对称面，只需要建立法兰接头的二分之一模型。圆管长度AB取 156mm，焊接接头 的斜度为 45o，接头截面形状及其几何参数如图 2-2（a）所示。根据热量传递的对称性， 截面上AH和BC边是绝热边界，边界AB、CDEFGH是对流换热边界。 Y在 ANSYS 环境中，设置分析类型、单元类型，输入材料参数。温度场分析选择 8 节点 4 边形单元 PLANE77，热应力分析选择 8 节点 4 边形单元 PLANE82。建立几何模型时，长度 单位取 mm，换热系数和导热系数的单元也要进行相应的换算。
UNIT2-1
TH-FEA(应用实例-UNIT2)
清华大学 曾攀
p根据接头截面端点的坐标生成关键点，由关键点连接成直线段，由直线段构成截面，再划 分单元网格。在 ANSYS 中，轴对称分析的对称轴是 y 轴。
q定义对流换热边界条件，先计算稳态场。再定义位移约束条件，稳态温度分布作为分布载 荷定义到节点上，计算热应力分布。 r首先分析轴对称的稳态温度场，通过命令< ETCHT,TTS >将转换单元类型转化为结构分 析。通过结果文件读取命令<LDREAD>读入温度场计算结果，把稳态温度场作为载荷施加 到单元上，再定义单元属性、材料参数和约束条件。 ]在后处理中，以云纹图或等值线方式显示温度分布，通过命令< PLVECT >以矢量图方式 显示热流分布。 ^注意单位的换算和匹配。