ansys流体与热分析11.0第15章耦合场分析典型工程实例（word版本）

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1、第15章耦合场分析典型工程实例本章重点通过实例讲解介绍ANSYS耦合分析在工程上的一些典型应用。章要要点&如何解决热-结构耦合问题&耦合场分析典型工程实例本章案例&包含焊缝的金属板热膨胀分析&现代办公楼层内空调布局对室内温度分布的影响研究15.1工程实例一——包含焊缝的金属板热膨胀分析该工程实例问题说明及分析如下：某一平板由钢板和铁板焊接而成，焊接材料为铜，平板尺寸为1×1×0.2，横截面结构如图15-1所示。平板的初始温度为800℃，将平板放置于空气中进行冷却，周围空气温度为30℃，对流系数为110

2、W/（m2℃）。求10分钟后平板内部的温度场及应力场分布（材料参数见表15-1）。图15-1平板横截面结构示意图表15-1材料性能参数温度℃弹性模量Gpa屈服强度Gpa切变模量Gpa导热系数W/(m·℃)线膨胀系数℃-1比热容J/（kg·℃）密度kg/m3泊松比钢302061.420.666.61.06E-0546078000.32001921.3319.84001751.1518.36001530.9215.68001250.6811.2铜301030.910.33831.75E-053908900

3、0.3200990.850.98400900.750.89600790.620.75800580.450.52铁301181.041.1846.55.87E-0645070000.3200930.910.86400930.910.86600750.760.69800520.560.51该问题属于瞬态热应力问题，选择整体平板建立几何模型，选取SOLID5热-结构耦合单元进行求解。——附带光盘“Ch15实例15－1_start”——附带光盘“Ch15实例15－1_end”——附带光盘“AVICh15

4、15－1.avi”1、定义工作文件名选择UtilityMenu>File>ChangeJobname命令，弹出ChangeJobname对话框，在Enternewjobname后面的文本框中输入EXERCISE15-1，选中Newloganderrorfiles复选框为Yes，单击OK按钮。2、定义工作标题选择UtilityMenu>File>ChangeTitle命令，弹出如图15-6所示的ChangeTitle对话框，在Enternewtitle后面的文本框中输入thermalstressesi

5、nsectionsincludingweldingseam，单击OK按钮。3、定义单元类型1、选择MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete命令，弹出ElementTypes对话框。单击Add按钮，在弹出的LibraryofElementTypes对话框中，在左面的列表栏中选择CoupledField、VectorQuad13选项，在Elementtypereferencenumber输入“1”。如图15-2所示。图15-2单元类型选择对话框2、

6、单击OK按钮，关闭LibraryofElementTypes对话框。在ElementTypes对话框中点击Option按钮，出现PLANE13elementtypeoptions对话框。在ElementdegreesoffreedomK1选项中选择UXUYTEMPAZ选项，如图13-3所示。单击OK按钮，关闭PLANE55elementtypeoptions对话框。点击Close按钮，关闭ElementType对话框。图15-3单元分析选项对话框4、定义材料性能参数1、选择MainMenu>Prepr

7、ocessor>MaterialProps>MaterialModels,弹出DefineMaterialModelsBehavior对话框，默认材料编号1，点击对话框右侧的Thermal>Conductivity>Isotropic,在弹出的对话框的热导率KXX中输入导热系数66.6，单击OK按钮关闭该对话框。点击对话框右侧的Structure>Thermal>Expansion>SecantCoefficient>Isotropic，在弹出的对话框中输入线膨胀系数1.06e-5，单击OK按钮关闭该

8、对话框。点击对话框右侧的Structure>Density选项，在弹出的对话框中输入密度7800，单击OK按钮关闭该对话框。点击对话框右侧的Structure>Thermal>SpecificHeat选项，在弹出的对话框中输入比热460，单击OK按钮关闭该对话框。点击对话框右侧的Structure>Linear>Elastic>Isotropic选项，在弹出的对话框中单击AddTemperature按钮4次，参照图15-4进行设置，单击OK按钮关闭该对话