ANSYS稳态和瞬态分析步骤简述

1、ANSYS急态和瞬态热模拟基本步骤基于 ANSYS 9.0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丁流出系统的热量：c + c c n(3-1)q流入 q生成一 q流出一0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Preference森单，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 Thermalo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

2、GUI: Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 出现对话框 2对话框3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。对丁三维模型，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）0如要改为C,如下操作GUI: Preprocessor>Material Props>Temperature Units选择需要的温度单位。4、定义材料届性对丁稳态分析，一般只需要定义导热系数，他可以是包定的，也可以随温度

3、 变化。GUI: Preprocessor>Material Props> Material Models 出现对话框 4对话框5对话框45.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。5、创建几何模型GUI: Preprocessor>Mo

4、deling>Create根据热模型，创建几何模型。对丁复杂的几何模型，可能要用到加、减、并、交等布尔运算，可参考相关 资料。其中很重要而容易被忽视的一个操作就是粘结( Glue),用丁不同图元之 问，只在公共边界处相关的搭接，以保证热量在不同结构层间的传递。GUI: Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Glue建模过程中同样可以对图元进行复制、移动、删除等命令。其中需要注意的是删除一个面或者体的时候，为了使删除的彻底要用Preprocessor>Modeling>Delete>6lume and Bel

5、ow 这条命令，否则只能删除掉体, 删除不了组成体的面以及线。6、分配材料届性以及网格划分之所以把这两个步骤放到一起，是因为 ANSYS提供了一个方便的网格划分 工具条可以快捷的完成这两步操作。GUI: Preprocessor>Meshing>MeshTool调出工具条对话框 6(1)、分配材料届性Vdurn&s：r Smart Sizejj_dRie6匚 g*在前面的第4步中，我们定义了材料的届性，但是并 没有分配给模型中的各层材料。在对话框 6中，在单元届 性的下拉列表框中选择 Volumes,然后点击Set,出现选择 体的对话框7。Size Conl:ic>l

6、x:GlobalMesh:Shape:演Fr«| Vokmest*1 let L HgxC Mnr.r,fd 广 SweepLPickC*"京SingleLBoxLLCitelaL心pCoxmc,言dHifviinvuB1V*lix He二3f* LU 芸七O>£厂 Mm, Hon 项 TncziMesh I ClearrPa fFick AllHelp能fne<s： ElwrienteRefineUlo 牝 | Help对话框7移动鼠标选择要赋予届性的体，点击对话框中的 OK 按钮，出现赋予材料届性的对话框8。在对话框8中的Material numb

7、er项后选择与所选材料对应的材料序号。同 样的方法，将所有定义好的材料届性赋予模型中对应的各 层材料。对话框8（2）划分网格网格有两种划分方式：自由网格划分和映射网格划分。自由网格划分对实体没有特殊的要求；自由体网格一般为四面体单元，这也就限制了第2步操作中的单元类型的选择；无法控制内部节点。映射网格划分要求面或体是规则的形状；体网格只包含六面体单元；可以很好的控制内部节点的位置。对丁初学者，大都采用自由网格划分，映射网格可能需要更多的经验。在网 格划分工具条Mesh后的下拉歹0表选择要划分的几何类型；shape项选择Tet（四面 体）或者Hex （六面体）；选择Free （自由网格）；然后点

8、击Mesh,即开始网格划 分。7、设定分析类型菜单命令：Solution>Analysis Type>New Analysis,选择 Steady-state8、设置初始条件以及载荷执行菜单命令：Solution>Define Loads>Apply>Thermal,下一级菜单中就包 含了热分析相关的温度、热流密度、对流换热系数、生热率、辐射率等参数的设 置。其中，对流换热系数的设置对话框 9在coefficient项填写对流换热 系数，在Bulk temperature项填写 流体（空气或者水）的温度。对话框99、稳态求解GUI: Solution>Cur

9、rent LS10、后处理(1)、查看温度分布图。GUI: General Postprocess>Plot Results>Nodal Solu选择 DOF Solution 对应的 Temperature TEMP,#到温度场分布图。非均匀温度分布图：有些情况下，需要将某一温度范围(如350380K)内的温度值细化，以使温度分布图中的这一温度范围的颜色层次更明显。 这时候需 要进行非均匀温度设置。方法是点击ANSYS上方菜单中的PlotCtros选项，下拉 歹0表中选择 Style,接着依次选择 Contours>Non-Uniform Contours,出现对话框 10

10、,在对话框10中将350380的数值细化后填入对话框，点击 Replot。Kon-unifoira Contours/CVAL HoikContoursTH WiiliIow mint erCafi.leor valuieiVIV2¥3¥4¥Eve/FLEPLDT Eaplot ITpon OE71ppl/?Apply对话框10(2)、查看保存节点数据。GUI: General Postprocess>List Results>Sorted Listing>Sort Node出现对话框11。对话框12在 对话框11中的List sorted no

11、des for后的下拉歹U表中选择 Results/Coords将出现两个数据文件，一是节点温度数据，一是节点坐标数 据。将这两个文件保存，以便进一步分析。二、瞬态热分析温度场随时间发生变化的传热过程称为非稳态传热。 实际生产生活中，绝大 部分的传热过程都是非稳态传热，稳态传热只是一个近似的假定。对丁非周期性 传热过程，物体的温度不断升高和降低，并在经历相当长的时间后逐渐趋丁平衡（不再改变），这类传热过程即为瞬态传热。瞬态传热的分析步骤和稳态大体相似，下面在稳态分析的基础上将瞬态分析 需要在那几个步骤上做一些额外的设置简单介绍下。1、对应稳态分析的第4步：定义材料届性，对丁瞬态分析必须要定义

12、材料的密度和比热容。2、对应稳态分析的第7步：设定分析类型 _菜单命令：Solution>Analysis Type>New Analysis,瞬态分析选择 Transient。3、较多的不同主要体现在第8步，设置初始条件以及载荷。首先，瞬态分析过程，一般都要给予一个初始状态，对丁热分析通常是 要给整个模型施加一个初始温度场，设置命令为：Solution>Define Loads>Settings>Uniform Temp,在出现的对话框中填写 初始温度，如300K。其次，施加载荷的不同，瞬态分析的载荷都是与时间相关的。下面以施加随时间变化的生热率为例介绍瞬态载荷

13、的施加过程。GUI: Solution>Define Loads>Apply>Thermal>Heat Generate>On Volumes, 然后选择要施加载荷的体，出现施加生热率的对话框12.If Constant Talue then：VALUE Load HGEN slueOKCancelHelp对话框12在对话框12中，Apply HGEN on volume后的下拉菜单中选择 New table,接 着在弹出的对话框中输入新建表格的名称，将出现表格设置对话框13。在对话框13中，I,J,K分别代表数值的维数，I为行，J为歹0。K 一般用不着， 设为0

14、。取I=4、J=1、K=0 , I变量命名为TIME , J变量命名为HGEN ,点击OK, 出现新建的列表14。表14实际是5行2列，其中第0列是时间值，第0行是载 荷编号。表中设置为0-1秒时间内生热率数值为1000,1-2秒生热率数值为0,因 为要求第0列和第0行数据都是递增的，所以第四行中的时间值填写的是1.000, 1。设置完毕后，File>Apply/Quit。对话框13列表144、瞬态分析要比稳态分析多一些必须的设置。菜单命令为：Solution>Load Step Opts在下一级菜单 Output Ctrls>DB/Results File 中，选择将 Ev

15、ery substep 的结果都记录下来，以便分析每一时间载荷步的数据结果。下一级菜单 Time/Frequence>Time-Time Step对话框 15 中，Time at end of load step后填写施加载荷的时间长度。Time step size中选择时间步长，例如把2秒的时间分成10等份，时间步长就是0.2秒。时间步长越小，载荷步越 多，计算精度越高，同时所需的时间也越长。如果载荷在载荷步中是包定的，就 设为阶跃载荷（Steppe。，如果载荷随时间线性变化就设为渐进载荷（RampecO。 自动时间步长根据需要选择打开或者关闭，其中最小时间步长应小丁前面设置的时间步长

16、。瞬态分析中，必须打开时间积分效果，菜单 Time/Frequence>Time Integration>Amplitude Decay,在出现的对话框中 ON前面打对钩。Tana and Tans Slap CpLi giuiIfTIHE Tana al and of load, ilap2lB£UIII Ta« sl«pf gl|)Kor ruped b. c.厂侦p*dKUmS il-ulEnxiic iina xiappi席虬r m广 Pf4£ Oui«nCDELTBI 41'hiqtn st«p si i

17、tNftxanLn ijra wiWU1A p±*V3 dul 5 Lp lilA?# y.mTSFUS Tana slap raxni bund, an ip«ci £ie L i « p-a iaLi Tana pai n.ix £ran 'f* Ma r«i«L广 Ewix-iiipf wri?广 «rtr«y宅 TKES c«M«nd is vtlid for tlurv-il dwtnti, kbmril-flflTtarM tltn顿 1,总 tluratl smf

18、tct effect <lcv«D.t3 uui FUHBL LBr or «ny coA'bi'a<ti on &trwf.OK |Cf 1 |HHp对话框155、后处理的不同，对丁瞬态分析，需要用 POST1和POST26两种方式进行结果处理。其中POST1用丁对整个模型在某一载荷步（时间点）的结 果进行后处理，POST26用丁对模型中特定点在所有载荷步（整个瞬态传热 过程）的结果进行后处理。查看不同时间点的结果，命令为： General Postprocess>Read Results>By Time/Freq,在出现的对话框中填写想要查看的时间点