ANSYS Example07热-结构耦合分析算例 (ANSYS)

1、07热一结构耦合分析算例(ANSYS)在土木工程结构中，温度应力在很多情况卞对结构的影响很人。很多时候需要先对结构进行热传导分析，得到结构内部的温度应力分布，再进行结构分析，得到由于温度产生的结构内力。ANSYS提供了很方便的热分析一结构分析切换工具，本节将以一个圆环的热应力分析为例，介绍ANSYS提供的相关功能。首先进行热分析，进入ANSYS主菜单Preprocessor-ElementType-Add/Edit/Delete,选择添加单元为Quad4node55号热分析单元进入ANSYS主菜单Preprocessor-MaterialProps-MaterialModels,添加热传导速率

2、参数Thermal-Conductivity-lsotropic,设定热传导速率为0.07。添加力学属性Structural-Linear-Elastic-lsotropic设定弹性模量为30e9,泊松比为0.2。添加热膨胀系数Structural-ThermalExpansion-SecantCoefficient-lsotropic,设定热膨胀系数为le-50(1)开始建立模型。还是按照ANSYS标准的点、线、面、体建立模型。首先建立关键点。在ANSYS主菜单Preprocessor-Modeling-Create-Keypoints-lnActiveCS,输入以下关键点信息关键点编号X坐

3、标Y坐标Z坐标100025003050480050S0卜面开始建立弧线。在ANSYS主菜单Preprocessor-ModelingsCreate-Lines-Arcs-ByEndKPs&Rad,首先点选关键点2和3,然后点选中心点1,最后输入半径为5,生成第一个圆弧。接着点选关键点4和5,然后点选中心点，输入半径8。生成第二个圆弧在ANSYS主菜单Preprocessor-Modeling-Create-Lines-StraightLine,连接关键点2,4和3,5。组成圆坏轮廓在ANSYS主菜单Preprocessor-Modeling-Create-Arbitrary-ByLines,点

4、选圆环周边轮廓线，生成圆坏面。下面划分网格，由于本模型只有一种单元一种材料，所以不必复杂的设置属性。进入ANSYS主菜单Preprocessor-Meshing-SizeCntrls-ManualSize-Global-Size,在GlobalElementSize窗口中设置单元尺寸为0.5。在ANSYS主菜单Preprocessor-Meshing-Mesh-Areas,点选圆坏进行网格划分卜面首先进入热分析，进入ANSYS主菜单Solution-AnalysisType-NewAnalysis,设置分析类型为稳态分析Steady-state输入热边界条件，进入ANSYS主菜单Solutio

5、nDefineLoads-Apply-Thermal-TemperaturesOnLines,在直线1上加上,0加度的温度荷载，如图所示，在直线2上加上20度的温度荷载。进入ANSYS主菜单Solution-Solve-CurrentLS,计算当前结构的温度场分布。进入ANSYS主菜单GeneralPostproc-PlotResults-ContourPlot-NodalSolu,绘制节点的温度荷载分布如图所示。1T0DAL30LUTI0WANSTEF=1SUB=1TI!-DE=1TEMF(AVG)R3VS=OSO=203MX=1000AUG2$200-5S3：07：4S20237Jg455

6、.555673.333S91.丄丄丄LZ8.889346.667554.44478Z.ZZZ1000下面开始根据上面的热分析结果进行结构应力分析。进入ANSYS主菜单PreprocessorElementType-SwitchElemType,选择单元转换方式为从热分析向结构分析转换ThermaltoStruc输入位移边界条件，进入ANSYS主菜单Solution-DefineLoadsApply-Structural-DisplacementOnLines,在直线3上约束Y方向自由度，在直线4上约束X方向自由度。最后将前面热分析的温度应力分布读入当前的分析工况，进入ANSYS主菜单Solut

7、ion-DefineLoads-Apply-Structural-Temperature-FromThermAnaly,从前面的热分析结果(Jobname.rth)文件中读取热分析结果，如果设定的分析项目名称为case07的话，贝lj热分析结果的文件名为case07.ith,如图所示。进入ANSYS主菜单Solution-Solve-CurrentLS,计算当前结构的温度应力。进入ANSYS主菜单GeneralPostproc-PlotResults-ContourPlot-NodalSolu,绘制结构的主拉应力(1stprincipalstress)分布如图所示/PREP7!*ET丄PLANE55!*MPTEMP,MPTEMP丄0MPDATA.KXX丄007MPTEMP,MPTEMP丄0MPDATA.ALPX,1,Je-5MPDATA.EX丄，30亡9MPDATATRXYJ.2r*kJ,k,2,5,k,3.0,5k,4,&kQ6k、5Q8laic,2,3,1,5laic,4,5,1.82,41,3,5al,1,2,3,4esize,0.5amesh.all!FINISH/SOLr*ANTYPEQDLJ，TEMPJ000.0DL、2,TEMP,20.0solve!FINISH/POST1r*/EFACET,1PLNSOL,TEMR,0FINIS