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ANSYS不仅能解决纯粹的热分析问题,还能解决与热相关的其他诸多问题,如热-应力分析;热-电分析;热-磁分析等。一般称这类涉及两个或多个物理场相互作用的问题为耦合场分析。
ANSYS提供了两种分析耦合场的方法:直接耦合法与间接耦合法,卜•面分别进行介绍。
1、直接耦合法
直接耦合解法的耦合单元包含与相应的耦合场相关的所有必须的自出度,采用耦合单元仅仅通过一次求解就能得出耦合场的分析结果。这种方法实际上是通过计算包含所有必须项的单元矩阵或单元载荷向量来实现的。下面列出了所有与热分析相关的耦合场单元。
•S0LID5
维度:3D
耦合场:热-应力;热-电-磁:热-应力-电-磁
节点数:8
自由度:温度:结构位移:电势;磁矢势
单元几何形状
•PLANE13
维度:2D
耦合场:热-应力;热-电
节点数:4
自由度:温度;结构位移:磁矢势
单元几何形状
•PLANE67
维度:2D
耦合场:热-电
节点数:4
自由度:温度:电势
单元几何形状
•LINK68
维度:3D
耦合场:热-电
节点数:2
自由度:温度:电势
单元几何形状
•SOLID69
维度:3D
耦合场:热-电
节点数:8
自由度:温度:电势
单元几何形状
•SOLID98
维度:3D
耦合场:热-应力;热-电-磁:热-应力-电-磁节点数:10
自由度:温度:结构位移:电势;磁矢势
单元几何形状
•FLUID116
维度:3D
耦合场:热-流体
节点数:2或4
自由度:温度:压力单元几何形状
•FLUID141
维度:2D
耦合场:热-流体
节点数:4
自由度:温度:压力;速度
单元几何形状
FLUID142
维度:3D
耦合场:热-流体
节点数:8
自由度:温度:压力;速度
单元几何形状
•SHELL157
维度:3D
耦合场:热-电
节点数:4
自由度:温度:电势
单元几何形状
•7ARGE169
维度:2D
耦合场:热-应力-电-磁
节点数:
自由度:结构位移:温度;电势:磁矢势
单元几何形状
点
O
直线
弧(顺时针)
弧(逆时针)
圆
•TARGE170
维度:3D
耦合场:热-应力-电-磁
节点数:1~8
自由度:结构位移:温度:电势;磁矢势
单元几何形状
点
3节点三角形
6节点三角形
④4节点四边形
⑤8节点四边形
圆锥体
圆柱体
•C0NTA171
维度:2D
耦合场:热-应力:热-电:热-应力-电
节点数:2
自由度:结构位移:温度:电势
单元几何形状
•CONT7X172
维度:2D
耦合场:热-应力;热-电:热-应力-电
节点数:3
自由度:结构位移:温度;电势
单元几何形状
•CONT7X173
维度:3D
耦合场:热-应力;热-电:热-应力-电
节点数:4
自由度:结构位移:温度;电势
单元几何形状
•CONT7X174
维度:3D
耦合场:热-应力;热-电:热-应力-电
节点数:8
自由度:结构位移:温度;电势
单元几何形状
•CONT7X175
维度:2D或3D
耦合场:热-应力;热-电:热-应力-电
节点数:1
自由度:结构位移:温度;电势
单元几何形状
•PLANE223
维度:2D
耦合场:热-应力;热-电:热-应力-电:热-压电
节点数:8
自由度:结构位移;温度;电势
单元几何形状
•SOLID226
维度:3D
耦合场:热-应力;热-电:热-应力-电:热-压电
节点数:20
自由度:结构位移;温度;电势
单元几何形状
•SOLID227
维度:3D
耦合场:热-应力;热-电:热-应力-电:热-压电节点数:10
自由度:结构位移;温度;电势
单元几何形状
-Q
2、间接耦合法
间接耦合法又称序贯耦合法,主要通过将第一次场分析的结果作为第二次场分析的载荷来实现两种场的耦合。
间接法一般是先采用常规热单元进行热分析,然后将热单元转换为相应的结构单元,并将求得的节点温度作为体载荷施加到模型上再进行结构应力分析,因此在整个分析过程中存在热单元与结构单元的转换问题,卞表列出了热单元与相应的结构单元的对应关系。
热单元
结构单元
LINK32
LINK1
LINK33
LINK8
PLANE35
PLANE2
PLANE55
PLANE42
SHELL57
SHELL63
PLANE67
PLANE42
LINK68
LINK8
S0LID69
SOLID45
S0LID70
SOLID45
MASS71
MASS21
PLANE75
PLANE25
PLANE77
PLANE82
PLANE78
PLANE83
S0LID87
S0LID92
S0LID90
S0LID95
SHELL131
SHELL181
SHELL132
SHELL91/SHELL93
SURF151
SURF153
SURF152
SURF154
SHELL157
SHELL163