Ansys 第36例 热应力分析(间接法)实例—液体管路

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1、第36例热应力分析（间接法）实例—液体管路本例介绍了利用间接法进行热应力计算的方法和步骤：首先进行热分析得到结构节点温度分布，然后把温度作为载荷施加到结构上并进行结构分析。36.1概述利用间接法计算热应力，首先进行热分析，然后进行结构分析。热分析可以是瞬态的，也可以是稳态的，需要将热分析求得的节点温度作为体载荷施加到结构上。当热分析是瞬态的时，需要找到温度梯度最大的时间点，并将该时间点的结构温度场作为体载荷施加到结构上。由于间接法可以使用所有热分析和结构分析的功能，所以对于大多数情况都推荐使用该方法。间接法进行热应力计算的主要步骤如下。36.1.1

2、热分析瞬态热分析的过程在前例已经介绍过，下面介绍稳态热分析。稳态热分析用于研究稳定的热载荷对结构的影响，有时还用于瞬态热分析时计算初始温度场。稳态热分析主要步骤如下。1．建模稳态热分析的建模过程与其他分析相似，包括定义单元类型、定义单元实常数、定义材料特性、建立几何模型和划分网格等。但需注意的是：稳态热分析必须定义材料的导热系数。2．施加载荷和求解(1)指定分析类型。MainMenu→Solution→AnalysisType→NewAnalysis,选择Static.(2)施加载荷。可以施加的载荷有恒定的温度、热流率、对流、热流密度、生热率，Ma

3、inMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Thermal.(3)设置载荷步选项。普通选项包括时间（用于定义载荷步和子步）、每一载荷步的子步数，以及阶跃选项等,MainMenu→Solution→LoadStepOpts→Time/Frequenc→Time→TimeStep.非线性选项包括：—迭代次数（默认25），MainMenu→Solution→LoadStepOpts→Nonlinear→EquilibriumIter;打开自动时间步长，MainMenu→Solution→LoadStepOpts→Time/Freq

4、uenc→Time→TimeStep等.输出选项包括：控制打印的输出，MainMenu→Solution→LoadStepOpts→OutputCtrls→SoluPrintout;控制结果文件的输出，MainMenu→Solution→LoadStepOpts→OutputCtrls→DB/ResultsFileo(4)设置分析选项。牛顿—拉普森选项（仅对非线性分析有用）。选择求解器。确定绝对零度（在热辐射分析时使用）。(5)求解。3.查看结果稳态热分析使用POST1后处理器查看结果，对于热应力计算而言，查看结果不是必要的。36.1.2结构分析与

5、一般的结构分析过程大致相同，不同的有以下几点。(1)转换单元。将热单元转换为相应的结构单元，并设置需要的单元选项，MainMenu→Preprocessor→ElementType→SwitchElemTypeo2)设置结构分析的材料属性，例如，热膨胀系数、弹性模量、泊松比等。设置前处理细节，例如，节点耦合等，MainMenu→Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels。(3)读入热分析得到的节点温度，MainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Tempera

6、ture→FromThermAnaly。(4)指定参考溫度，当计算热膨胀大小时，温度差等于节点温度减去参考温度，MainMenu→Solution→DefineLoads→Settings→ReferenceTempo36.2问题描述某液体管路内部通有液体，外部包裹有保温层，保温层与空气接触如图36-1所示。已知管路由铸铁制造，其导热系数为70W/(m.℃)，弹性模量为2xl011N/m2，泊松比为0.3，热膨胀系数为1.2x10-6/℃；保温层的导热系数为0.02W/(m．℃)，弹性模量为2x1010N／m2，泊松比为0.4，热膨胀系数为1.2x

7、10-6/℃；管路内液体压力为0.3MPa，温度为70℃，对流换热系数为1W/(m2．℃)；空气温度为-40℃，对流换热系数为0.5W/(m2．℃)。图36-1液体管路试分析管路内热应力的情况。36.3分析步骤36.3.1改变任务名拾取菜单UtilityMenu→File→ChangeJobname，弹出如图36-2所示的对话框，在“[／FILNAM]”文本框中输入EXAMPLE36，单击“OK”按钮。图36-2改变任务名对话框36.3.2选择单元类型拾取菜单MainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/De

8、lete,弹出“ElementTypes”对话框，单击其“Add…”按钮，弹出如图36-3所示的对话框，在左侧列表中选“T