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: Command: DDELE
GUI: Main Menu | Solution | -Loads- | Delete | -Thermal-Temperature | On Nodes (2) 设定非均匀的初始温度
在瞬态热分析中,用下面的命令或菜单路径可以将节点温度设定为不同的值. Command: IC
GUI: 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, OFF
GUI: 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: TIME
GUI: Main Menu | Preprocessor | Loads | -Load Step Opts-Time/Frequenc | Time and Substps 写入载荷步文件:
Command: LSWRITE
GUI: Main Menu | Preprocessor | Loads | Write LS File 或先求解:
Command: SOLVE
GUI: 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
进行瞬态热分析需要指定的载荷步选项和进行瞬态结构分析相同,主要有普通选项, 非线性选项和输出控制选项. (1) 普通选项
时间:本选项设定每一载荷步结束时的时间. Command: TIME
GUI: Main Menu | Solution | -Load Step Opts-Time/Frequenc | Time and Substps 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: ITS=δα24
其中δ为沿热流方向热梯度最大处的单元的长度,α为导温系数,它等于导热 系数除以密度与比热的乘积(αρ=kc). Command: NSUBST or DELTIM
GUI: Main Menu | Solution | -Load Step Opts- | Time/Frequenc | Time and Substps 如果载荷值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.可以下面命令或菜单路径来实现. Command: KBC
GUI: Main Menu | Solution | -Load Step Opts- | Time/Frequenc | Time and Substps (2) 非线性选项
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. 如果分析的问题不容易收敛,可以通过下面的命令来指定迭代次数. Command: NEQIT
GUI: Main Menu | Solution | -Load step opts | Nonlinear | Equilibrium Iter 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: AUTOTS
GUI: Main Menu | Solution | -Load Step Opts- | Time/Frequenc | Time and Substps 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: TIM(1) INT
GUI: Main Menu | Solution | -Load Step Opts- | Time/Frequenc | Time Integration GUI: Main Menu | Solution | -Load Step Opts- | Output Ctrls | DB/Results File 4.在定义完所有求解分析选项后,进行结果求解. 21.3.3 结果后处理
对于瞬态热分析,ANSYS提供两种后处理方式.
通用后处理器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: POST1
GUI: Main Menu | General Postproc.
时间-历程后处理器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: POST26
GUI: Main Menu | TimeHist Postproc 1.用POST1进行后处理
进入POST1后,可以读出某一时间点的结果. Command: SET
GUI: 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: NSOL or ESOL or RFORCE
GUI: 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: PLVAR
GUI: Main Menu | TimeHist Postproc | Graph Variables 或列表输出
Command: PRVAR
GUI: Main Menu | TimeHist Postproc | List Variables 21.4 热-结构耦合分析
前面讲了热-结构耦合分析是一种间接法顺序耦合分析的典型例子.其主要分三步完 成:1.进行热分析,求得结构的的温度场;2.将模型中的单元转变为对应的结构分析单元, 并将第一步求得的热分析结构当作体载荷施加到节点上;3.定义其余结构分析需要的选项, 并进行结构分析.
前面已经介绍了如何单独进行热分析和结构分析,下面介绍如何转换模型并将第一步 求解的结果施加到节点上.
1.完成必要的热分析,并进行相应的后处理,对结果进行查看分析.
2.重新进入前处理器,并指定新的分析范畴为结构分析.选择菜单路径Main Menu |
Preference ,在弹出的对话框中选择\选项,使所有菜单变为结构分析的选项. 3.进行单元转换.选择菜单路径Main Menu | Preprocessor | Element Type | Switch Elem
Type,将弹出Swithch Elem Type (转换单元类型)对话框,如图21.3所示. 图21.3 转换单元类型对话框
4.在对话框中的Change element type (改变单元类型)下拉框中选择\然后单击关闭对话框,ANSYS程序将会自动将模型中的热单元转换为对应的结构单 元类型.
5.定义材料的性能参数.跟通常的结构分析不同的是,除了定义进行结构静力分析需 要的材料弹性模量,密度,或强化准则的定义之外.在热-结构耦合分析的第二个分析中, 还需要定义材料的热膨胀系数,而且材料性能应该随温度变化的.
6.将第一次分析得到的温度结果施加到结构分析模型上.选取菜单路径Main Menu |
Solution | Define Loads | Apply | Structural | Temperature | From Therm Analy,将弹出Apply
TEMP from Themal Analysis (从已进行的热分析结果中施加温度载荷)对话框,如图21.4所
示.单击对话框中的按钮,选择前面热分析的结果文件*.rth,作为结构分析的热载 荷加到节点上.
图21.4从已进行的热分析结果中施加温度载荷对话框
7.定义其它结构分析的载荷步选项和求解分析选项,并进行结构分析求解. 8.进行结果后处理,观察分析所求得的结果.