稳态温度场与热应力分析算例

1、稳态温度场问题与热应力分析2014年3月5日星期三1前言最近，本人需要做一个涉及热应力、疲劳分析的综合问题。之前对热应力分析没有接触，看 了几天书后，根据前人的经验，动手做了一个简单的稳态温度场问题与热应力分析算例，小 试牛刀一把，现拿出来晒晒，请高手过来拍砖指点。2问题描述一块等厚的均质矩形薄板，如下图所示，其长20米，宽16米，厚1米。板顶面温度为22， 底面温度为176.67 C，左、右面绝热，并且顶面、底面固定约束。板的材料是结构钢（系 统默认），材料参数取系统默认，不做任何修改。图1问题描述问题：2.1分析薄板内的温度分布；2.2分析薄板内的应力分布。3稳态温度场分布模拟3.1创建稳

2、态温度场分析系统进入ansys workbench后，在Project Schematic窗口中，单击右键，在弹出的菜单中，选择 “New analysis systems-steady-state thermal（ANSYS”，创建稳态温度场分析系统，见下图。图2创建稳态温度场分析系统|公 Unsaved Project TorkbenchFile View Tools Units Help:New i Qpen. Save 风 Save As, 该Import, Reconnect Refresh Project -/ Update Project Pro 。Compact ModeToo

3、lboxProject SchematicS Analysis Systems(g) Electric (ANSYS) 圈 Explicit Dynamics (ANSYS)Fluid Flow - Blow Molding (PO 寻 Fluid Flow - Extrusion (POLYFFluid Flow (CFX) 寻 Fluid Flow (FLUENT) 圈 Fluid Flow (POLYFLOW)网 Harmonic Response (ANSYS) 3 Hydrodynamic Diffraction (AC Linear Buckling (ANSYS) 画 Magne

4、tostatic (ANSYS)Modal (ANSYS)UjJ Modal (Samcef) 眦 Random Vibration (ANSYS) tug Response Spectrum (ANSYS) 目 Shape Optimization (AN5Y5) Static Structural (ANSYS) N Static Structural (Samcef) Q Steady-State Thermal (ANSY： Thermal-Electric (ANSYS)电 Transient Structural (ANSYS) 电 Transient Structural (MB

5、D)Transient Thermal (ANSYS) 曰 Component SystemsAUTODyM BladeGen CFXEngineering Data Explicit Dynamics (LS-DYNA E External ConnectionFinite Element ModelerFLUENTGeometryA1B Steady-State Thermal (ANSYS)2Engineering Data3Geometry4Model冒5Setup冒6礴Solution冒70Results冒M5teady-5tate Thermal (AN5Y5)MM jTView

6、All / Customize,., |；Ready|(iiiZi5how ProgressA Show 4 Messages图3创建好的稳态温度场分析系统3.2创建薄板模型在创建的稳态温度场分析系统中，材料采用默认的结构钢，材料参数不做任何修改。单击“Geometry”，进入MD系统，创建一个简单的等厚均质矩形薄板，几何尺寸见2问题描述。创建好几何模型后，保存后退出。图4创建的薄板几何模型3.3创建稳态温度场模型单击图3所示的系统中的“ Model”，进入“ Multiple Systems-Mechanical”系统中，单击 “Steady-State Thermal”，在此处定义顶面、底

7、面温度，定义左、右面为完全绝热状态。单 击“Solution”，定义求取结果“Temperature”。单击右键，选择“solve”，进行分析。温度 场分布云图见下图。图5温度场分布云图4热应力分析稳态温度场分析完成后，退出“Multiple systems-Mechanical”系统，在下图中“steady-state thermal” 的 “solution” 上，单击右键，在弹出的菜单中，选择 New analysis systems-static structural(ANSYS)”，创建热应力分析系统。图6创建热应力分析系统单击上图中“static structural(ANSYS)” 下的“model”，进入“mul