14)关闭工作平面:
GUI:
UtilityMenu>WorkPlane>DisplayWorkingPlane
15)线相加操作:
GUI:
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Lines,弹出一个拾取框,拾取编号为L9和L14的线,单击OK按钮弹出【AddLines】对话框,单击Apply按钮,接着拾取编号为L9和L21的线,单击OK按钮弹出【AddLines】对话框,单击OK按钮。
16)设置单元尺寸:
GUI:
MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManulSize>Global>Size,弹出【GlobalElementSize】对话框,在Elementedgelength文本框中输入0.003,单击OK按钮。
17)划分映射网格:
GUI:
MainMenu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Mapped>3or4sided,弹出一个拾取框,拾取编号为A1,A3,A5,A6的面,单击OK按钮。
18)对A7划分网格:
GUI:
MainMenu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Mapped>Byconners,弹出一个拾取框,拾取编号为A7的面,单击OK,接着拾取编号为5,14,9,10的关键点,单击OK。
19)保存网格:
ToolBar>Save_DB
5.施加载荷及求解
1)在线上施加对流载荷:
GUI:
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Thermal>Convection>OnLines,弹出一个拾取框,拾取编号为L2,L6,L13,L11的线,单击OK按钮,弹出【ApplyCONVonLines】对话框,在Filmcoefficient文本框中输入62.3,在Bulktemperature文本框中输入39,单击Apply按钮。
拾取编号为L9和L8的线,单击OK按钮,在Filmcoefficient文本框中输入249.23,在Bulktemperature文本框中输入250,单击OK按钮。
2)列表显示边界条件:
GUI:
Utility>List>Loads>Surface>OnAllLoads,检查所有对流边界条件是否加载。
3)求解:
GUI:
MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS,弹出一个提示窗口和【SolveCurrentLoadStep】对话框,确认后关闭提示窗口,单击OK求解。
4)求解完成后,保存结果文件:
GUI:
UtilityMenu>File>Saveas,弹出【Saveas】对话框,在SaveDatabaseTo文本框中输入Thermal_Pipe_Result.db,单击OK。
6.后处理
1)绘制温度分布云图:
GUI:
Main>GeneralPostproc>PlotResults>Contour>Plot>NodalSolu,弹出【ContourNodalSolutionData】对话框,点击NodalSolution\DOFSolution\Temperature,UndisplacedShapekey下拉框中选择Deformedshapewithundeformedmodel。
2)绘制热流量分布云图:
GUI:
Main>GeneralPostproc>PlotResults>Contour>Plot>NodalSolu,弹出【ContourNodalSolutionData】对话框,点击Thermalflux\Thermalfluxvectorsum,单击OK。
3)绘制热梯度分布云图:
GUI:
Main>GeneralPostproc>PlotResults>Contour>Plot>NodalSolu,弹出【ContourNodalSolutionData】对话框,点击Thermalgradientvectorsum,单击OK按钮。
练习1-2:
间接法计算冷却栅管的热应力
这个练习是接着上一个的,如果ANSYS还没有关闭,则忽略下面的第1步,否则从第1步开始往下做。
步骤:
1、恢复数据库文件
GUI:
UtilityMenu>File>Resumefrom,弹出【ResumeDatabase】对话框,在ResumeDatabasefrom列表框中选择Thermal_Pipe_Result.db选项,单击OK按钮。
2、改变工作标题和分析类型
1)改变工作标题:
GUI:
UtilityMenu>File>Changetitle,弹出【ChangeTitle】对话框,输入2DAxisymmetricalPipeThermal_StressAnalysis,单击OK按钮。
2)改变分析类型:
GUI:
MainMenu>Preferences,在弹出的【PreferenceforGUIFiltering】对话框中选择Structural,单击OK按钮。
3、转换单元类型及重新设置材料属性
1)删除对流边界:
GUI:
MainMenu>Preprocessor>Loads>DefineLoads>Delete>AllLoadData>AllSolidModLds,弹出【DeleteAllSolidModelLoads】对话框,单击OK按钮,则施加在实体上的所有载荷均被删除。
2)转换单元类型为结构单元:
GUI:
MainMenu>Preprocessor>ElementType>SwitchElemType,弹出【SwitchElemType】对话框。
在Changeelementtype下拉框中选择ThermaltoStruc,单击OK后会弹出一个警告,提示单元类型已经转变,单击Close按钮。
3)设置单元为轴对称:
GUI:
MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete,弹出【ElementType】对话框,单击Options按钮,弹出【PLANE82elemnttypeoptions】对话框,在ElementbehaviorK3下拉框中选择Axisymmetrical选项,单击OK按钮。
4)设置材料的线胀系数:
GUI:
MainMenu>Preprocessor>MaterialPros>MaterialModels,弹出【DefineMaterialModelBehavior】窗口,点击MaterialModelAvailable列表框中的Structural\Thermal\SecantCoefficienet\Isotropic,弹出【ThermalExpansionCoefforMaterialNumber1】对话框,在ALPX文本框中填入1.62e-5,单击OK按钮,关闭材料属性设置对话框。
4、施加结构分析载荷并求解
1)施加对称边界约束:
GUI:
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>SymmetryB.C.>OnLines,弹出一个拾取对话框。
拾取编号为L19,L7和L4的线,单击Apply。
接着拾取L12,L17,单击OK按钮。
2)显示线:
GUI:
UtilityMenu>Plot>Line
3)施加节点温度载荷:
GUI:
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Temperature>FromThermAnaly,弹出【ApplyTEMPfromThermalAnalysis】对话框,在Nameofresultfile文本框中输入文件名Pipe_Thermal.rth,单击OK按钮。
4)在管的内壁施加面载荷:
GUI:
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Pressure>OnLines,弹出一个拾取框,拾取编号为L9和L8的线,单击OK按钮,弹出【ApplyPRESonlines】对话框,在VALUELoadPRESvalue文本框中输入6.89e6,单击OK按钮。
5)显示节点的温度体载荷:
GUI:
UtilityMenu>PlotCtrls>Symbols,弹出【Symbols】对话框。
在BodyLoadSymbols下拉框中选择Structuraltemps选项,单击OK按钮。
6)显示单元:
GUI:
UtilityMenu>Plot>Element
7)求解:
求解:
GUI:
MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS
8)求解完成后,保存结果文件:
GUI:
UtilityMenu>File>Saveas,弹出【Saveas】对话框,在SaveDatabaseTo文本框中输入Pipe_Thermal_Stress.db,单击OK。
5、普通后处理
1)显示变形:
GUI:
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShape,弹出【PlotDeformedShape】对话框,选择Def+undeformed单选框,单击OK按钮。
2)显示位移云图:
GUI:
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>NodalSolu,弹出【ContourNodalSolutionData】对话框,点击NodalSolution\DOFSolution\Displamentvectorsum,接着在Undisplacedshapekey下拉框中选择Deformedshapewithundeformededge,单击OK按钮。
3)显示VonMises应力分布云图:
GUI:
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>NodalSolu,弹出【ContourNodalSolutionData】对话框,点击NodalSolution\Stress\vonMisesstress,单击OK按钮。
6、扩展后处理(针对轴对称结构)
1)绕Y方向扩展1/4:
GUI:
UtilityMenu>PlotCtrls>Style>SymmetryExpansion>2DAxi-symmetric,弹出【2DAxi-symmetricExpansion】对话框,选择1/4expansion单选框和AlsoreflectaboutX-Zplane复选框,单击OK按钮。
2)转换视角:
GUI:
UtilityMenu>PlotCtrls>Pan,Zoom,Rotate,利用Pan-Zoom-Rotate工具调整视角。
3)显示轴向应力云图:
GUI:
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>NodalSolu,弹出【ContourNodalSolutionData】对话框,点击NodalSolution\Stress\Y-Componentofstress,单击OK按钮。
4)显示环向应力分布:
GUI:
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>NodalSolu,弹出【ContourNodalSolutionData】对话框,点击NodalSolution\Stress\Z-Componentofstress,单击OK按钮。
轴向应力分布
环向应力分布
提示:
冷却栅管的热应力分布也可以用直接耦合法求解。
回顾上课时的内容,直接耦合法的求解和间接法有何区别?
与间接耦合法分别求解不同,直接耦合法将结构分析的载荷和热分析的载荷同时加载求解。
大家可以试一试,看求解结果是否和间接耦合法一致。
注意:
单元类型必须是耦合单元,推荐CoupledFieldVectorQuad13。
其余过程大致和间接耦合法差不多。
内容2:
铜铁水冷问题
问题描述:
一个30公斤重、温度为70℃的铜块,以及一个20公斤重、温度为80℃的铁块,突然放入温度为20℃、盛满了300升水的、完全绝热的水箱中,如图所示。
过了一个小时,求铜块与铁块的最高温度(假设忽略水的流动)。
材料热物理性能如下:
热性能
单位制
铜
铁
水
导热系数
W/m℃
383
70
0.61
密度
Kg/m3
8889
7833
996
比热
J/kg℃
390
448
4185
练习2:
铜块和铁块的水冷瞬态热分析
步骤:
1.设置工作名称、工作目录和标题
1)如果上一个练习的文件没有关闭,在命令输入窗口输入:
finish回车,再输入:
/clear,nostart回车
2)设定工作名称:
GUI:
UtilityMenu:
File>ChangeJobname,输入文件名Thermal_Transient;勾选Newloganderrorfiles单选框。
3)设定工作目录:
GUI:
UtilityMenu:
File>Change>Directory
4)设置标题:
GUI:
UtilityMenu:
Fil