ANSYS热分析指南(3)

2019-08-20 19:02

非线性选项 最大平衡迭代数 自动时间步长 收敛容差 求解中断选项 线性搜索选项 预测-矫正因子 NEQIT Main Menu>Solution> -Load Step Opts -Nonlinear>Equilibrium Iter Main Menu>Solution> -Load Step Opts-Time AUTOTS /Frequenc>Time-Time Step Main Menu>Solution> -Load Step Opts CNVTOL -Nonlinear>Convergence Crit NCNV Main Menu>Solution> -Load Step Opts -Nonlinear>Criteria to Stop Main Menu>Solution> -Load Step Opts LNSRCH -Nonlinear>Line Search PRED Main Menu>Solution> -Load Step Opts -Nonlinear>Predictor Main Menu>Solution> -Load Step Opts-Output Ctrls>Solu Printout 输出控制选项 打印输出 OUTPR 数据库和结Main Menu>Solution> -Load Step Opts-Output OUTRES 果文件输出 Ctrls>DB/Results File 结果外插 3.5.5通用选项

时间选项

该选项定义载荷步的结束时间,虽然对于稳态热分析来说,时间选项并没有实际的物理意义,但它提供了一个方便的设置载荷步和载荷子步的方法。

缺省情况下,第一个荷载步结束的时间是1.0,此后的荷载步对应的时间强逐次加1.0。

每载荷步中子步的数量或时间步大小

对于非线性分析,每一载荷步需要多个子步。缺省情况下每个荷载步有一个子步。 阶跃或斜坡加载

如果定义阶跃载荷,则载荷值在这个载荷步内保持不变;如果为斜坡加载,则载荷值在当前载荷步的每一子步内线性变化。

3.5.6非线性选项

如果存在非线性则需要定义非线性荷载步选项,包括 平衡迭代次数

本选项设置每一子步允许的最大迭代次数,默认值为25,对大多数非线性热分析问题已经足够。

自动时间步长

对于非线性问题,可以自动设定子步间载荷的增量,保证求解的稳定性和准确性。 收敛容差

只要运算满足所说明的收敛判据,程序就认为它收敛,收敛判据可以基于温度、也可以是热流率,或二者都有。在实际定义时,需要说明一个典型值(CNVTOL命令的VALUE域)和收敛容差(TOLER域),程序将VALUE*TOLER的值视为收敛判据。例如,如说明温度的典型值为500,容差为0.001,那么收敛判据则为0.5度。

ERESX Main Menu>Solution> -Load Step Opts-Output Ctrls>Integration Pt 对于温度,ANSYS将连续两次平衡迭代之间节点上温度的变化量()与收敛

准则进行比较来判断是否收敛。就上面的例子来说,如果在某两次平衡迭代间,每个节点的

温度变化都小于0.5度,则认为求解收敛。

对于热流率,ANSYS比较不平衡载荷矢量与收敛标准。不平衡载荷矢量表示所施加的热流与内部(计算)热流之间的差值。

ANSYS公司推荐VALUE值由缺省确定,TOLER的值缺省为1.0e-3。

求解结束选项

假如在规定平衡迭代数内,其解并不收敛,那么ANSYS程序会根据用户设置的终止选项,来决定程序停止计算或是继续进行下一个载荷步。

线性搜索

设置本选项可使ANSYS用Newton-Raphson方法进行线性搜索 预测-矫正

本选项在每一子步的第一次迭代时,对自由度求解进行预测矫正。

3.5.6.1用图形跟踪收敛

进行非线性热分析时,ANSYS在每次平衡迭代完成后,都计算收敛范数,并与相应的收敛标准比较。不管是使用在批处理还是交互式方式的方法,都可以在计算过程中,使用图形求解跟踪(GST)来显示计算的收敛范数和收敛标准。在交互式时,缺省为图形求解跟踪(GST)打开,批处理运行时,缺省为GST关闭。使用下面的方法可以,可打开或关闭GST:

命令:/GST

GUI:Main Menu>Solution>Load Step Opts-Output Ctrls>Grph Solu Track 下图是一个典型的GST图形。

图3-1使用GST追踪收敛范数

3.5.7输出控制

可以控制下列三种输出:

控制打印输出

本选项控制将何种结果数据输出到打印输出文件(jobname.out)中。 控制数据库和结果文件输出

该选项控制将何种结果数据输出到结果文件(jobname.rth)中。 外推结果

该选项可将单元积分点结果拷贝到节点上,而不是按常规的方式外推到节点上(缺省采用外推方式)。

3.5.8定义分析选项

可考虑的分析选项有:

Newton-Raphson选项。该选项仅对非线性分析有用,用以定义在求解过程中切线矩阵的更新频率,有四种选择:

1.Program-chosen (程序选择,此为默认值,在热分析中建议采用) 2.Full(完全法)

3.Modified(修正法)

4.Initial Stiffness(初适刚度法)

注意--对于单物理场非线性热分析,ANSYS通常采用全N-R算法。

要定义该选项,或打开/关闭N-R自适应下降功能(只对全N-R法有效),方发如下: 命令:NROPT

GUI:Main Menu>Solution>Unabridged Menu>Analysis Options 选择求解器

ANSYS中可以选择下列的求解器:

1.Sparse 求解器(静态和全瞬态分析的默认求解器) 2.Frontal求解器

3.Jacobi Conjugate Gradient(JCG) 求解器 4.JCG out-of-memory求解器

5.Incomplete Cholesky Conjugate Gradient(ICCG) 求解器 6.Pre-Conditioned Conjugate Gradient (PCG) 求解器 7.PCG out-of-memory求解器

8.Algebraic Multigrid (AMG) 求解器

9.Distributed Domain Solver (DDS) 求解器

10.Iterative(程序自动选择求解器) 注意--AMG和DDS求解器属并行求解器,需要单独的ANSYS产品支持。在《ANSYS Advanced Analysis Techniques Guide》中对并行求解有更详细描述。选择求解器的方法如下: 命令:EQSLV

GUI: Main Menu>Solution>Analysis Options

注意:对于不含超单元(辐射分析中用AUX12可产生超单元)的热分析模型,可选用Iterative(快速求解)求解器,但对于含相变的传热问题,则不建议采用(可用sparse或frontal求解器)。该求解器在解算过程中不生成Jobname.EMAT和Jobname.EROT文件。

定义温度偏移 温度偏移为当前所采用温度系统的零度与绝对零度之间的差值。温度偏移包含在相关单元(诸如有辐射效应或蠕变特性的的单元)计算中。偏移温度输入可以是摄氏度,也可以是华氏度,在进行热辐射分析时,要将目前的温度值换算为绝对温度。如果使用的温度单位是摄氏度,此值应设定为273;如果使用的是华氏度,则为460。在后处理中,不同的温度可以用同样的方法进行处理。设置温度偏移的方式如下:

命令:TOFFST

GUI:Main Menu>Solution>Analysis Options 3.5.9保存模型

在完成了加载和指定分析类型后,通常建议保存数据库文件,以备在求解过程中由于计算机系统故障而导致数据丢失后能够恢复数据。

命令: SAVE

GUI: 点击ANSYS工具条SAVE_DB 3.5.10求解

命令: SOLVE

GUI: Main Menu>Solution>Current LS 3.5.11后处理

ANSYS将热分析的结果写入热结果文件jobname.rth中,该文件包含如下数据: 基本数据:节点温度 导出数据:

节点及单元的热流密度(TFX, TFY, TFZ, TFSUM) 节点及单元的热梯度(TGX, TGY, TGZ, TGSUM) 单元热流率

节点的反作用热流率 其它

可以用通用后处理器POST1进行后处理,下面将讲述在热分析中典型的后处理功能。关于后处理的完整描述,可参阅《ANSYS Basic Analysis Procedures Guide》。

注意:在通用后处理器中查看结果时,数据库必须与结果有相同的模型(可以使用命令RESUME恢复模型)。此外,结果文件jobname.rth必须可用。 3.5.12 读入结果

进入POST1后,首先应读入想要看的载荷步和子步的计算结果:

命令: SET

GUI: Main Menu>General Postproc>-Read Results-By Load Step

可通过编号选择要读入的载荷步,可以直接读入第一载荷步、或最后载荷步、或下一载荷步等。如果是使用GUI,将会出现一个对话框提示选择要读入的荷载步。用SET命令的TIME域可读入指定时刻的计算结果,如在指定时刻无计算结果,则程序根据附近时间点的值线性插值计算得到此时刻的结果。 3.5.13 查看结果

图3-2

结果显示云图

彩色云图显示

命令:PLESOL,PLETAB或PLNSOL

GUI:Main Menu>General Postproc>Plot Results>Element Solu Main Menu>General Postproc>Plot Results>Elem Table Main Menu>General Postproc>Plot Results>Nodal Solu 矢量图显示 命令:PLVECT

GUI:Main Menu>General Postproc>Plot Results>Pre-defined or Userdefined

图3-2矢量结果显示


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