ANSYS瞬态热分析

1、ANSYS瞬态热分析一、稳态瞬态热分析 发布时间：2012-07-14 17:16三部分：1.建模；2加载求解；3后处理一、建模“确定 jobname、title、units,进入 PREP7；定义单元类型并设置选项；如果需要，定义单元实常数；定义材料热性能：一般瞬态热分析要定义导热系数、密度及比热；建立几何模型；对几何模型划分网格。关于建模及划分网格，请参阅ANSYS Modeling and Meshing Guide。二、加载求解1、定义分析类型如果第一次进行分析，或重新进行分析GUI: Main Menu>Solution>Analysis Type>New Anal

2、ysis>TransientCommand: ANTYPE,TRANSIENT,NEW如果接着上次的分析继续进行（例如增加其它载荷）GUI: Main Menu>Solution>Analysis Type>RestartCommand: ANTYPE,TRANSIENT,REST2、获得瞬态热分析的初始条件、定义均匀温度场如果已知模型的起始温度是均匀的，可设定所有节点初始温度Command: TUNIFGUI: Main Menu> Solution>-Loads->Settings>Uniform Temp如果不在对话框中输入数据，则默认为参

3、考温度，参考温度的值默认为零，但可通过如下方 法设定参考温度：Command: TREFGUI: Main Menu> Solution>-Loads->Settings>Reference Temp注意：设定均匀的初始温度，与如下的设定节点的温度（自由度）不同Command: DGUI: Main Menu>Solution>-Loads->Apply>-Thermal->Temperature>On Nodes初始均匀温度仅对分析的第一个子步有效；而设定节点温度将保持贯穿整个瞬态分析过程， 除非通过下列方法删除此约束：Comman

4、d: DDELEGUI: Main Menu> Solution>-Loads->Delete>-Thermal-Temperature>On Nodes、设定非均匀的初始温度在瞬态热分析中，节点温度可以设定为不同的值：Command: ICGUI: Main Menu> Solution>Loads>Apply>-Initial Condit'n>Define如果初始温度场是不均匀的且又是未知的，就必须首先作稳态热分析确定初始条件：设定载荷（如已知的温度、热对流等）将时间积分设置为OFF：Command: TIMINT, O

5、FFGUI: Main Menu> Preprocessor>Loads>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Time Integration设定一个只有一个子步的，时间很小的载荷步（例如0.001）：Command: TIMEGUI: Main Menu> Preprocessor>Loads>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Time and Substps写入载荷步文件：Command: LSWRITEGUI: Main Menu> Preprocessor>Loads>W

6、rite LS File或先求解：Command: SOLVEGUI: Main Menu> Solution>Solve>Current LS注意：在第二载荷步中，要删去所有设定的温度，除非这些节点的温度在瞬态分析与稳态分 析相同。3、设定载荷步选项、普通选项九时间：本选项设定每一载荷步结束时的时间：Command: TIMEGUI: Main Menu> Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Time and Substps九每个载荷步的载荷子步数，或时间增量对于非线性分析，每个载荷步需要多个载荷子步。时 间步长的

7、大小关系到计算的精度。步长越小，计算精度越高，同时计算的时间越长。根据线 性传导热传递，可以按如下公式估计初始时间步长：其中为沿热流方向热梯度最大处的单元的长度，为导温系数，它等于导热系数除以密度与比 热的乘积（）。Command: NSUBST or DELTIMGUI: Main Menu> Solution>-Load Step Opts->Time/Frequenc>Time and Substps如果载荷在这个载荷步是恒定的，需要设为阶越选项；如果载荷值随时间线性变化，则要设 定为渐变选项：Command: KBCGUI: Main Menu> Solu

8、tion>-Load Step Opts->Time/Frequenc>Time and Substps、非线性选项九迭代次数：每个子步默认的次数为25,这对大多数非线性热分析已经足够。Command: NEQITGUI: Main Menu> Solution>-Load step opts>Nonlinear>Equilibrium Iter九自动时间步长：本选项为ON时，在求解过程中将自动调整时间步长。Command: AUTOTSGUI: Main Menu> Solution>-Load Step Opts->Time/Fr

9、equenc>Time and Substps九时间积分效果：如果将此选项设定为OFF，将进行稳态热分析。Command: TIMINTGUI: Main Menu> Solution>-Load Step Opts->Time/Frequenc>Time Integration、输出选项控制打印输出：本选项可将任何结果数据输出到*.out文件中Command: OUTPRGUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts->Output Ctrls>Solu Printout控制结果文件：控制*.rth的内容C

10、ommand: OUTRESGUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts->Output Ctrls>DB/Results File存盘求解三、后处理ANSYS提供两种后处理方式:“POST1,可以对整个模型在某一载荷步（时间点）的结果进行后处理；Command: POST1GUI: Main Menu>General Postproc.“POST26,可以对模型中特定点在所有载荷步（整个瞬态过程）的结果进行后处理。Command: POST26GUI: Main Menu>TimeHist Postproc1、用POST1

11、进行后处理进入POST1后，可以读出某一时间点的结果：Command: SETGUI: Main Menu>General Postproc>Read Results>By Time/Freq如果设定的时间点不在任何一个子步的时间点上，ANSYS会进行线性插值。此外还可以读出某一载荷步的结果：GUI: Main Menu>General Postproc>Read Results>By Load Step然后就可以采用与稳态热分析类似的方法，对结果进行彩色云图显示、矢量图显示、打印列 表等后处理。2、用POST26进行后处理首先要定义变量：Command:

12、NSOL or ESOL or RFORCEGUI: Main Menu>TimeHist Postproc>Define Variables然后就可以绘制这些变量随时间变化的曲线：Command: PLVARGUI: Main Menu>TimeHist Postproc>Graph Variables或列表输出：Command: PRVARGUI: Main Menu>TimeHist Postproc>List Variables此外，POST26还提供许多其它功能，如对变量进行数学操作等，请参阅ANSYS BasicAnalysis Procedur

13、es Guide三、14.3瞬态动力学分析的基本步隳建立有限元网格模型t根据实际问题的特点，对所分析的问题进行初步计划；建立反映真实物理情况的CAD模型或简化的CAD 模型，并对其划分有限元网格：定义单元类型、单元选项、实常数、截面特性和材料特性。在进行瞬态动力学分析时，要注意如下内容：可以使用线性和非线性单元。必须指定杨氏模量EX （或某种形式的刚度）和密度DENS（或某种形式的质量）。材料特性可以是线性的或非线性的、各向同性的或各向异性的、恒定的或和温度有关的。对于网格密度，要注意：网格密度应当密到足以确定感兴趣的最高阶振型；对应力或应变感兴趣的区域比只考察位移的区域的网格密度要密一些；1

14、4.3.2如果要包含非线性特性，网格密度应当密到足以捕捉到非线性效应。例如，塑性分析要求在较大塑性变 形梯度的区域有合理的积分点密度（即要求较密的网格）。进行瞬态动力学分析时，应定义分析类型为瞬态分析（ANTYPE，TRANS）,再通过求解控制对话框设置求 解选项，如图14-1和图14-2所示。Basic|Transient I Sol*n Options I Nonlinear I Advanced NLWrite Items to Results Filea All solution itemsr Basic quantitiesr User selected?W?T,TiAnalysis

15、 Options（sinall Displacement Transient 二 I 厂 Calculate prestress effectsTime ControlTime at end of loadstep（6.1substepFrequency:Automatic time steppingjProg Chosena Number of substepsTime incrementNumber of substepslOOJt ax no.of substeps I 500 Jt in no.of substeps50围 14-1 Solution Controls 对话框-Basi

16、c 选项卡Basic选项卡用于设置分析选项、时间控制和结果文件控制。图14-1中定义了小变形的瞬态动力学分析， 求解时间为0.1，开启自动时间步长控制，初始子步为100，最大子步为500，最小子步为50,将所有求解数据 写入结果文件，写入频率为每个子步。Transient选项卡主要用于设置瞬态动力选项。图14-2中开启了时间积分效应，采用阶跃载荷加载，阻尼 系数 ALPHA=0.075,BETA=0.025。一般地，对于线性瞬态动力学分析，仅需设置Basic选项卡和Transient选项卡。BasicFull TjAlgorithniNeimark algorithnAnplitude dec

17、ayfo.005GA1KA广 Integration parameters |0.075Stiffness matrix multiplier|q Q25Jt idstep Criterion厂寞 idstep CriterionToler./Ref.for Bisection ,(TOLERB) jOInclude Response Frequency|Sol*n Options|Nonlinear|Advanced NLTime Integrationsient OptionsEansient effects 汉 Stepped loadingr Ranped loadingDanping

18、 CoefficientsJ ass matrix multiplier(ALPHA)图 14-2 Solution Controls 对话框-Transient 选项卡gflg涵 IANSYS通常的约束、力/力矩、面载荷、体载荷和惯性载荷在瞬态动力学分析中都能运用，所有载荷都是 时间的函数，请读者参阅第4章有关施加载荷的内容。瞬态动力学分析要求给定两种初始条件(因为要求解的方程式(14-1)是两阶的)：初始位移“0和初始速度, 详见第14.5.3节。在执行求解命令之前，可将当前模型进行备份，以便以后可恢复模型。执行求解命令：/SOLUSOLVE或者采用GUI方式提交求解：Main Menu>Solution>Solve>Current LS/From LS Files 后者用于求解多载荷步。瞬态动力学分析结果数据与静力分析基本相同，不同的是：所有数据都是时间的函数，且包含速度和加速度解。可以用普通后处理器POST1和时间历程后处理器POST26进行后处理，查看结果。POST1用于对整个模 型在某一时刻的结果进行检查：POST26用于跟踪整个载荷作用时间历程上的特定结果。14.4有预应力的瞬态动力学分析不同于有预应力的模态分析和谐响应分析，有预应力的瞬态动力学分析采用多载荷步完成。第一个载荷步 采用准静态分析，用于施加预应力，后续载荷步进行瞬态动力学分析。需