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。
《2024年基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》范文
《基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》篇一一、引言随着科技的发展，焊接技术作为制造行业中的关键工艺之一，其质量和效率直接关系到产品的性能和寿命。
因此，对焊接过程中的温度场和应力分布进行精确的数值模拟显得尤为重要。
ANSYS作为一种功能强大的工程仿真软件，被广泛应用于焊接过程的数值模拟。
本文将基于ANSYS，对焊接温度场和应力进行数值模拟研究，以期为实际生产提供理论依据。
二、焊接温度场的数值模拟1. 模型建立在ANSYS中建立焊接过程的有限元模型，包括焊件、焊缝、热源等部分。
其中，焊件采用实体单元进行建模，焊缝则通过线单元进行描述。
热源模型的选择对于模拟结果的准确性至关重要，应根据具体的焊接工艺选择合适的热源模型。
2. 材料属性及边界条件根据实际材料，设定焊件和焊缝的热导率、比热容、热扩散率等物理参数。
同时，设定初始温度、环境温度等边界条件。
3. 数值模拟过程根据焊接过程的实际情况，设定加载步和时间步长，模拟焊接过程中的温度变化。
通过ANSYS的热分析模块，得到焊接过程中的温度场分布。
三、焊接应力的数值模拟1. 耦合分析焊接过程中，温度场的变化会导致应力的产生。
因此，在ANSYS中，需要将在热分析中得到的温度场结果作为应力分析的输入条件，进行热-结构耦合分析。
2. 本构关系与材料模型根据材料的本构关系和力学性能，设定材料的弹性模量、泊松比、热膨胀系数等参数。
同时，选择合适的材料模型，如各向同性模型或各向异性模型。
3. 应力分析通过ANSYS的结构分析模块，结合耦合后的温度场结果，进行应力分析。
得到焊接过程中的应力分布和变化情况。
四、结果与讨论1. 温度场结果分析通过ANSYS的后处理功能，可以得到焊接过程中的温度场分布图。
分析温度场的分布情况，可以了解焊接过程中的热传导和热扩散情况，为优化焊接工艺提供依据。
2. 应力结果分析同样，通过后处理功能可以得到焊接过程中的应力分布图。
分析应力的分布和变化情况，可以了解焊接过程中产生的残余应力和变形情况。
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应力分析讲义-62页
应力分析 - 前处理
…几何模型
讲义
• 读入IGES 模型:
– Utility Menu > File > Import > IGES... • 在这个合成对话框中, 选择 No defeaturing * (缺省) 然后按 OK (接受其它所有选项)。 • 在第二个对话框中, 选择想要的文件然后按 OK。
– 或用 VLSCALE 命令:
• vlscale,all,,,25.4,25.4,25.4,,,1
2003年
应力分析 - 前处理
…几何模型
• Demo:
– 读入pipe.igs: • “No Defeaturing” 的方法 • 其它所有缺省设置
– 模型显示如图 – 保存 pipe.db
讲义
2003年
2003年
应力分析 - 前处理
…几何模型
讲义
• 当您需要对几何模型进行单位转换时，比例缩放是很有用处的,比如从英尺 转换为毫米时。
• 在 ANSYS中缩放模型:
– 首先保存数据库 -- Toolbar > SAVE_DB 或 SAVE命令 。
– 接着 Main Menu > Preprocessor > Operate > Scale > Volumes (在模型中选 择可能的高级图元) • [Pick All] 拾取所有的体 • 再输入沿 RX, RY, RZ 方向的比例因子 然后设置 IMOVE 为 “Moved” 而取代 f “Copied”
• 通常从有限元模型开始。
• 用一个实体模型来代表几何模型。
– 用一个CAD模式的数学模型代替结构的几何有限元模型。 – 作为模型，可能只包含实体或面。
ANSYS命令流学习笔记6-热应力分析
!ANSYS命令流学习笔记6!热应力分析!学习重点：!1、理解热力耦合的直接法和间接法!间接法：先进行热分析，然后将求得的节点温度作为载荷施加到结构应力分析中。
!直接法：直接采用具有温度和位移自由度的耦合单元，同时得到热分析和结构应力分析的结果。
直接法又分弱耦合和强耦合选择强耦合时，形成不对称矩阵，线性系统可以直接求解。
选择弱耦合时，对称矩阵，还是把热和结构分别进行求解，并将热结果施加在结构上，是间接法的变形，至少经过两次迭代。
弱耦合可以保证精度。
!2、如何利用坐标值来选择单元或几何。
熟练应用nsel，lsel，asel命令。
选择不同的单元，指定不同单元类型，或者材料属性!3、后处理强度理论的理解。
不同的材料可以发生不同形式的失效。
而且同一种材料在不同的受力状态下，也可以发生不同的失效模式。
如碳钢单向拉伸，以屈服模式失效。
但制成螺钉时，其根部应力集中引起三向拉伸，会出现断裂。
铸铁单向拉伸断裂失效，但是钢球挤压铸铁板时，接触点三向受压状态，铸铁出现屈服。
无论脆性还是塑性材料，在三向拉应力相近时应用第一强度理论（最大拉应力），以断裂失效判定。
在三向压应力相近时，都会引起塑性变形，采用第三或第四强度理论。
！第三强度理论，最大切应力理论。
各向同性的材料，最大剪应力校核，适用于塑性材料，屈服失效。
偏保守。
σ1-σ3≤[σ]。
莫尔强度理论可以看做第三强度理论的推广，但是实际上莫尔强度理论以试验资料为基础，经过逻辑综合得到的。
！第四强度理论，最大形状改变比能理论，适用于塑性材料的屈服失效，比第三理论适用范围广。
Squa{1/2*[ (σ1-σ2)^2 + (σ2-σ3)^2 +(σ3-σ1)^2 ] } ≤[σ]!案例如下：!某液体管路内部通有液体，外部包有保温层，保温层与空气接触，结构如图2.1所示。
已知管路由铸铁制造，其导热系数为70W/(m·℃)，弹性模量为200GPa，泊松比为0.3，热膨胀系数为1.2×10-5/℃；保温层的导热系数为0.02W/(m·℃)，弹性模量为20GPa，泊松比为0.4，热膨胀系数为1.2×10-5/℃；管路内液体压力0.3MPa，温度为70℃，对流换热系数为1W/(m2·℃)；空气温度为-40℃，对流换热系数为0.5W/(m2·℃)。
Ansys 应力分析ppt课件
应力分析
应力分析
概述
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
• 应力分析 是用来描述包括应力和应变在内的结果量分析的通用术
语，也就是结构分析。
• 正如第二章描述的， ANSYS 的应力分析包括如下几个类型:
静态分析
瞬态动力分析
模态分析
– 或使用 IGESIN 命令: • /aux15 • ioptn,iges,nodefeat • igesin,filename,extension,directory • finish
* 关于 No Defeaturing 及 Defeaturing 方法及其他选项将在后面论述
Training Manual
应力分析 - 前处理
...网格划分
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
单元类型
• 单元类型是一个重要的选项，该选项决定如下的单元特性:
– 自由度 (DOF)设置. 例如，一个热单元类型有一个自由度：TEMP，而 一个结构单元类型可能有6个自由度： UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ.
• 从材料库选取材料:
– 先定义库的路径.
• Preprocessor > Material Props > Material Library > Library Path – 输入要读取的材料数据的位置 例如： /ansys57/matlib.
• 或使用 /MPLIB 命令
应力分析 - 前处理
...网格划分
– 单元形状 -- 块,四面体, 四边形,三角形等 – 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