文档介绍：ANSYS BASIC TRAININGDS热分析介绍ANSYS BASIC TRAINING热分析?在本章中,将讲述如何在DS中进行稳态热分析:–几何模型和单元–环境,包括载荷和约束–求解模型–结果和后处理ANSYS BASIC TRAINING稳态传热基础?稳态热分析是用于研究结构在稳态热载荷下的热响应。–温度和热流率通常是关心的量,虽然同时也能得到热通量。?通用热方程如下:这里,t是时间,{T} 是温度矩阵,[C] 是比热矩阵(热容),[K] 是热传导矩阵,{Q} 是热流率载荷向量。?在稳态热分析中,所有时间相关的项都不考虑,但非线性现象还可能存在。????????????????TtQTTKTTC,?????????????TQTTK?ANSYS BASIC TRAINING稳态传热基础?对于一个DS中的稳态热分析,温度{T} 是由如下的矩阵求解:这就导致了如下的一些假设:–在稳态热分析中不考虑任何瞬态效应;–[K] 可以是常量或是温度的函数;?每种材料属性中都可输入温度相关的热传导率;–{Q} 也可是常量或是温度的函数;?在对流边界条件中可以输入温度相关的对流传热膜系数??????????TQTTK?ANSYS BASIC TRAINING热分析使用的单元?在DS中,可使用如下一些单元:–实体通常用10节点四面体单元或20节点六面体单元划分?SOLID87和SOLID90–面通常用4节点四边形壳单元划分?SHELL57使用实常数?(SHELL131或SHELL132 目前已不使用)–线通常用2节点线单元划分?LINK33 使用实常数?LINK33 还需要DM中定义的等效截面积–对热-应力分析,不使用耦合场单元。热-应力分析顺序进行,因此可使用上面的热单元,然后把温度场读进相应的结构单元中。ANSYS BASIC TRAINING材料属性?唯一需要的材料属性是传导系数。–材料输入在“Engineering Data”分支下,然后在“Geometry”分支下指定每个part的材料。–传导系数作为材料属性的一个子分支输入。温度相关的传导系数可以用表输入。–比热同样也可输入,但目前用不到。–其它的材料输入在热分析中用不到。如果存在任何温度相关的材料属性,都将导致非线性求解。这是因为,温度是要求解的量,而材料又取决于温度,因此求解不再是线性。ANSYS BASIC TRAINING载荷?在热分析中有三种类型的载荷:–热负荷:?这类载荷往系统中输入能量?热负荷可以用已知的热流率或单位面积/体积上的热流率输入。–绝热条件:?这是自然产生的边界条件,此时没有热量从表面上流过。–热边界条件:?这些边界条件的作用如同已知温度条件下的热源或汇?这些边界条件可以是确定的温度或已知环境温度下的对流边界条件ANSYS BASIC TRAINING热负荷?热流率(heat flow):–热流率可以施加到点?边?或表面上。?有????时,载荷?分?到这些??对象上。–热流的单位是能量/时间(., power).?热通量(heat flux):–热通量?能施加到表面上。–热通量的单位是:能量/时间/面积(., power/area)???生?热(internal heat generation):–??热生??率?能施加到体上。–热生?的单位是:能量/时间/体积?的热负荷?将?向系统中?加能量。而?,如果有?个载荷存在,其效果是?加的。ANSYS BASIC TRAINING绝热边界???绝热(perfectly insulated)–??绝热条件施加到表面上;–可?为是?热流率加载–在热分析中,?不施加任何载荷时,它实?上是自然产生的边界条件???应存在一种类型的热边界条件,??,如果热量源源不??输入到系统中,稳态时的温度将??到???。??定的温度或对流载荷不能施加到已?施加了?种热负荷或热边界条件的表面上。–如果施加到已???热载荷的实体上,温度边界条件将??–??绝热条件将??其它的热边界条件ANSYS BASIC TRAINING热边界条件??定温度(temperature):–?加温度到点?线?或面上–温度是求解的自由度,但这种热边界条件?使?定的实体有?定的温度?。?对流(convection):–?能施加到表面上–对流使“环境温度”?表面温度相关: