workbench稳态热分析实例

ANSYS流体及热场分析

第 7 章 非稳态热分析及实例详解

本章向读者介绍非稳态热分析的基本知识，主要包括非稳态热分析的应用、非稳态热分析单元、非稳态热分析的基本步骤。

本章要点

? 非稳态导热的基本概念 ? 非稳态热分析的应用 ? 非稳态热分析单元 ?

分析的基本步骤

本章案例

? 钢球非稳态传热过程分析

? 不同材料金属块水中冷却的非稳态传热过程分析 ? 高温铜导线冷却过程分析

1

第7章 非稳态热分析

7.1 非稳态热分析概述

物体的温度随时间而变化的导热过程称为非稳态导热。根据物体温度随着时间的推移而变化的特性可以区分为两类非稳态导热：物体的温度随时间的推移逐渐趋于恒定的值以及物体的温度随时间而作周期性的变化。无论在自然界还是工程实际问题中，绝大多数传热过程都是非稳态的。许多工程实际问题需要确定物体内部的温度场随时间的变化，或确定其内部温度达到某一限定值所需要的时间。例如：在机器启动、停机及变动工况时，急剧的温度变化会使部件因热应力而破坏，因此需要确定物体内部的瞬时温度场；钢制工件的热处理是一个典型的非稳态导热过程，掌握工件中温度变化的速率是控制工件热处理质量的重要因素。

ANSYS流体及热场分析

第 7 章 非稳态热分析及实例详解

本章向读者介绍非稳态热分析的基本知识，主要包括非稳态热分析的应用、非稳态热分析单元、非稳态热分析的基本步骤。

本章要点

? 非稳态导热的基本概念 ? 非稳态热分析的应用 ? 非稳态热分析单元 ?

分析的基本步骤

本章案例

? 钢球非稳态传热过程分析

? 不同材料金属块水中冷却的非稳态传热过程分析 ? 高温铜导线冷却过程分析

1

第7章 非稳态热分析

7.1 非稳态热分析概述

物体的温度随时间而变化的导热过程称为非稳态导热。根据物体温度随着时间的推移而变化的特性可以区分为两类非稳态导热：物体的温度随时间的推移逐渐趋于恒定的值以及物体的温度随时间而作周期性的变化。无论在自然界还是工程实际问题中，绝大多数传热过程都是非稳态的。许多工程实际问题需要确定物体内部的温度场随时间的变化，或确定其内部温度达到某一限定值所需要的时间。例如：在机器启动、停机及变动工况时，急剧的温度变化会使部件因热应力而破坏，因此需要确定物体内部的瞬时温度场；钢制工件的热处理是一个典型的非稳态导热过程，掌握工件中温度变化的速率是控制工件热处理质量的重要因素。

Workbench瞬态热分析

问题描述：将一个温度为900摄氏度的钢球放在空气中冷却，分别查看钢球和外部空气的温度变化。分析类型：瞬态热分析分析平台：ANSYS Workbench 17.0分析人：技术邻 一无所有就是打拼的理由研究模型：自定义

一、引言 结构热分析主要包括热传导、热对流、热辐射，热分析遵循热力学第一定律，即能量守恒。传热即是热量传递，凡是有温差存在的地方，必然有热量的传递。传热现象在现实生活中普遍存在，比如食物的加热，冷却，有相变存在的蒸发冷凝换热等。热分析类型主要有稳态热分析和瞬态热分析。稳态热分析中，我们只关心物体达到热平衡状态时的热力条件，而不关心达到这种状态所用的时间。在稳态热分析中，任意节点的温度不随时间的变化而变化。一般来说，在稳态热分析中所需要的唯一材料属性是热导率。在瞬态热分析中，我们只关心模型的热力状态与时间的函数关系，比如对水的加热过程。在瞬态热分析中，需要对材料赋予热导率，密度，比热容等材料属性及初始温度，求解时间和时间增量这些边界条件。在装配体的热分析中，我们还要考虑到接触区域传热，由于接触面可能存在表面粗糙度，接触压力等情况存在，导致存在接触热阻。接触面存在两种传

是ansys workbench的老版本所展示的实例分析步骤,虽然版本较老,可方法照样可以借鉴。

是ansys workbench的老版本所展示的实例分析步骤,虽然版本较老,可方法照样可以借鉴。

是ansys workbench的老版本所展示的实例分析步骤,虽然版本较老,可方法照样可以借鉴。

是ansys workbench的老版本所展示的实例分析步骤,虽然版本较老,可方法照样可以借鉴。

是ansys workbench的老版本所展示的实例分析步骤,虽然版本较老,可方法照样可以借鉴。

是ansys workbench的老版本所展示的实例分析步骤,虽然版本较老,可方法照样可以借鉴。

是ansys workbench的老版本所展示的实例分析步骤,虽然版本较老,可方法照样可以借鉴。

是ansys workbench的老版本所展示的实例分析步骤,虽然版本较老,可方法照样可以借鉴。

是ansys workbench的老版本所展示的实例分析步骤,虽然版本较老,可方法照样可以借鉴。

是ansys workbench的老版本所展示的实例分析步骤,虽然版本较老,可方法照样可以借鉴。

是ansys workbench的老版本所展示的实例分析步骤,虽然版本较老,可方法照样可以借鉴。

/PREP7

/TITLE,Steady-state thermal analysis of pipe junction

/UNITS,BIN ! 英制单位；Use U. S. Customary system of units (inches)

! /SHOW, ! Specify graphics driver for interactive run

ET,1,90 ! Define 20-node, 3-D thermal solid element MP,DENS,1,.285 ! Density = .285 lbf/in^3

MPTEMP,,70,200,300,400,500 ! Create temperature table

MPDATA,KXX,1,,8.35/12,8.90/12,9.35/12,9.80/12,10.23/12

! 指定与温度相对应的数据材料属性；导热系数；Define conductivity values

MPDATA,C,1,,.113,.117,.119,.1

ANSYS WORKBENCH 11.0建模实例

ANSYS WORKBENCH 11.0建模实例——连杆建模

作者：Kingstudio 文章来源： 时间：2009-3-1 18:53:03 阅读次数：1491

一、打开ANSYS WORKBENCH 11.0的方法。

步骤：开始→所有程序→ANSYS11.0→Ansys Workbench(如图一所示

)

图一 启动Ansys Workbench

二、启始页的设置。

图二 启动Ansys Workbench的界面

第一排的按钮是分别新建一个Ansys Workbench的工程、建模（DM）、模拟（DS）、网格划分（Mesh）、A

UTODYN。

下部分就是打开已有的文件，通过下拉表单可以打开不同类型的文件

图三 OPEN的下拉表单

今天我们是讲Ansys Workbench11.0的建模实例，点图二中的①”geometry”，进入建模界面。

三、设置单位。

ANSYS WORKBENCH 11.0建模实例

图四 设置单位

这个实例都是以毫米单位，所以在单选按钮中选中“Millimeter”。

四、进入草图界面（sketching），绘制模型草图。

步骤一：选中XYPlane。

步骤二：切换到XYPlane正视面。 步骤

曲轴的划分实例,步骤非常详细……

作业3

网格控制

曲轴的划分实例,步骤非常详细……

Workshop 3 – 网格控制

作业3 – 目标

对曲轴模型使用各种DS网格控制以优化网格. 技术陈述:

Workshop Supplement

ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation

– 如下图所示, 模型是由Parasolid文件构建而成的发动机的曲柄模型. – 我们的目的是使用所有系统默认的设置来给模型划分网格,并检查其 结果. 接下来,我们会在模型的不同区域加入网格控制以改变模型的网 格.

July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-2

曲轴的划分实例,步骤非常详细……

Workshop 3 – 网格控制

作业3 – 假设

Workshop Supplement

ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbe

基于ANSYS WORKBENCH的通电导线的热分析

本篇文章是关于ANSYS WORKBENCH的耦合场分析的一个例子。一根导线在通稳恒电流后会发热，这属于电-热耦合分析，例子本身很简单，只是说明WORKBENCH自带的耦合分析系统的使用。

【问题描述】

一根裸露导线，电阻为R，通过电流为I，需要计算电线中心温度和表面温度。

已知导线的长度为0.1米，截面半径为0.005米，导线的热传导率是60.5瓦每米摄氏度，电阻率是1.7e-1欧姆米，电流大小是20安培，环境温度是20摄氏度，导线裸露表面与空气的对流换热系数是5瓦特每平方米摄氏度。

（注：该题来自于《ANSYS 13.0 WORKBENCH数值模拟技术》，许京荆 编著） 【问题分析】

ANSYS WORKBENCH中自带热电分析系统，可以直接进行热电耦合分析。 使用过程与一般分析相同。 【求解过程】

1.打开ANSYS WORKBENCH14.5 2.创建热-电分析系统。

3.创建材料模型。

双击engineering data进入到工程数据中。

系统默认的钢材的热传导率和电阻率与已知条件相同，不需要修改。

退回到WB界面。 4.创建几何模型。

双击geometry进入到DM中，选择长

基于ANSYS WORKBENCH的通电导线的热分析

本篇文章是关于ANSYS WORKBENCH的耦合场分析的一个例子。一根导线在通稳恒电流后会发热，这属于电-热耦合分析，例子本身很简单，只是说明WORKBENCH自带的耦合分析系统的使用。

【问题描述】

一根裸露导线，电阻为R，通过电流为I，需要计算电线中心温度和表面温度。

已知导线的长度为0.1米，截面半径为0.005米，导线的热传导率是60.5瓦每米摄氏度，电阻率是1.7e-1欧姆米，电流大小是20安培，环境温度是20摄氏度，导线裸露表面与空气的对流换热系数是5瓦特每平方米摄氏度。

（注：该题来自于《ANSYS 13.0 WORKBENCH数值模拟技术》，许京荆 编著） 【问题分析】

ANSYS WORKBENCH中自带热电分析系统，可以直接进行热电耦合分析。 使用过程与一般分析相同。 【求解过程】

1.打开ANSYS WORKBENCH14.5 2.创建热-电分析系统。

3.创建材料模型。

双击engineering data进入到工程数据中。

系统默认的钢材的热传导率和电阻率与已知条件相同，不需要修改。

退回到WB界面。 4.创建几何模型。

双击geometry进入到DM中，选择长

1.1 疲劳概述

结构失效的一个常见原因是疲劳，其造成破坏与重复加载有关。疲劳通常分为两类：高周疲劳是当载荷的循环（重复）次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的。因此，应力通常比材料的极限强度低，应力疲劳（Stress-based）用于高周疲劳；低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算。

在设计仿真中，疲劳模块拓展程序（Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（stress-based）理论，它适用于高周疲劳。接下来，我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论。 1.2 恒定振幅载荷

在前面曾提到，疲劳是由于重复加载引起：

当最大和最小的应力水平恒定时，称为恒定振幅载荷，我们将针对这种最简单的形式，首先进行讨论。

否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷。 1.3 成比例载荷

载荷可以是比例载荷，也可以非比例载荷：

比例载荷，是指主应力的比例是恒定的，并且主应力的削减不随时间变化，这实质意味着由于载荷的增加或反作用的造成的响应很容易得到计算。 相反，