ANSYS 有限元热分析上机指导书.doc

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1、ANSYS有限元热分析上机指导书　　第四讲热分析上机指导书CAD/CAM实验室?USTC实验要求?　　1、通过对冷却栅管的热分析练习?熟悉用ANSYS进行稳态热分析的基本过程?熟悉用直接耦合法、间接耦合法进行热应力分析的基本过程。　　2、通过对铜块和铁块的水冷分析?熟悉用ANSYS进行瞬态热分析的基本过程。　　内容1?冷却栅管问题问题描述?本实例确定一个冷却栅管?图a?的温度场分布及位移和应力分布。　　一个轴对称的冷却栅结构管内为热流体?管外流体为空气。　　冷却栅材料为不锈钢?特性如下?导热系数?25.96W/m℃弹性模量?1.93×109MPa热膨胀系数?1.62×10-5/℃泊松比

2、?0.3边界条件??1?管内?压力?6.89MPa流体温度?250℃对流系数249.23W/m2℃?2?管外?空气温度39℃对流系数?62.3W/m2℃假定冷却栅管无限长?根据冷却栅结构的对称性特点可以构造出的有限元模型如图b。　　其上下边界承受边界约束?管内部承受均布压力。　　练习1?1?冷却栅管的稳态热分析步骤?1.定义工作文件名及工作标题1)定义工作文件名?GUI:UtilityMenu>File>ChangeJobname?在弹出的【ChangeJobname】对话框中输入文件名Pipe_Thermal?单击OK按钮。　　2)定义工作标题?GUI:UtilityMenu>Fil

3、e>ChangeTitle?在弹出的【ChangeTitle】对话框中2DAxisymmetricalPipeThermalAnalysis?单击OK按钮。　　3)关闭坐标符号的显示?GUI:UtilityMenu>PlotCtrls>WindowControl>WindowOptions?在弹出的【WindowOptions】对话框的Locationoftriad下拉列表框中选择NoShown选项?单击OK按钮。　　2.定义单元类型及材料属性1)定义单元类型?GUI:MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit>Delete命令?弹出【Elem

4、entTypes】对话框?单击Add按钮?弹出【LibraryType】对话框?选择ThermalSolidQuad8node77选项?单击OK按钮。　　2)设置单元选项?单击【ElementType】对话框的Options按钮?弹出【Plane77elementtypeoptions】对话框?在Elementbehavior下拉列框中选择Axisymmetrical选项?单击OK按钮?单击Close按钮。　　????对称边界的约束位置3)设置材料属性?GUI:MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels?弹出【DefineMat

5、erialModelsBehavior】窗口?双击MaterialModelAvailable列表框中的StructuralLinearElasticIsotropic选项?弹出【LinearIsotropicMaterialPropertiesforMaterialNumber1】对话框?在EX和PRXY文本框中分别输入1.93E11J和0.3?单击OK按钮。　　接着为材料1设置导热系数?点击ThermalConductivityIsotropic?弹出【ConductivityforMaterialNumber1】对话框?在KXX文本框中填入25.96?单击OK按钮?关闭

6、材料属性定义对话框。　　3.建立几何模型1)创建矩形面?GUI:MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>ByDimensions?弹出【CreateRectanglebyDimensions】对话框?在X-coordinates文本框中输入0.127?0.152?在Y-coordinates文本框中输入0?0.025?单击Apply按钮。　　接着在X-coordinates文本框中输入0.127?0.304?在Y-coordinates文本框中输入0?0.005?单击OK按钮。　　2)面相加操作?GUI:MainMen

7、u>Preprocessor>Operate>Booleans>Add>Areas?弹出一个拾取框?单击PickAll按钮。　　3)打开线编号控制?GUI:UtilityMenu>PlotCtrls>Numbering?弹出【PlotNumberingControls】对话框?选择Linenumbers复选框?单击OK按钮。　　4)线倒角?GUI:MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>LineF