课程设计专题讲座newWord文档格式.docx

1、 Main Menu Material Props Material Models双击Material Model Available列表框中的StructuralLinearElasticIsotropic选项在EX和PRXY文本框中分别输入1.93e11和0.3OK。ThermalConductivityIsotropicKXX文本框中输入25.96OKMaterialExit。（三）建立几何模型1创建矩形面：Creat Areas Rectangle By DimensionsX-coordinate中输入0.127,0.152， Y-coordinate中输入0,0.025Apply。

2、在X-coordinate中输入0.127,0.304，Y-coordinate中输入0,0.006OK。2面相加操作：OperateBooleansAddAreasPick All。3打开线编号控制： PlotCtrls NumberingLine numbersNumbering shown with中选择Colors&numbersOK。4线倒角：Create Lines Line Fillet取编号为L11和L13的线OK在RAD Fillet radius中输入0.005OK。5显示线：Plot Line。6生成面：ArbitraryBy Lines取编号为L2，L5和L4的线OK。

3、7面相加操作：（四）生成有限元模型1显示工作平面：Utility MenuWorkPlaneDisplay Workplane。2打开关键点编号：PlotCtrlsNumbering选择KP清除Line numbersOK。3平移工作平面Utility MenuOffset WP toKeypoint拾取编号为10的关键点OK。4旋转工作平面：Offset WP By IncrementsXY,YZ,ZX Angle0, 0, 90Apply。5面分解：Main MenuPreprocessorDivideArea by WorkPlanePick All，将面在工作平面处分为两个面。6打开面

4、的编号：Numbering选择Area Number复选框OK。7平移工作平面：Keypoint拾取编号为5的关键点OK。8旋转工作平面：Offset WP By Increments在XY,YZ,ZX Angles中输入0,90,0OK。9面分解：Area by WorkPlane拾取A3OK。10创建关键点：MenuCreateKeypointsOn Line W/Ratio拾取L3OK在Line ratio（0-1）中输入0.24OK。11平移工作平面：Keypoint拾取编号为12的关键点OK。12旋转工作平面：Offset WP By Increments在XY,YZ,ZX Angl

5、es中输入0,-90,0OK。13面分解：Area by WorkPlane拾取A2和A4OK。14关闭工作平面：Display Working Plane。15打开Pan-Zoom-Rotate工具栏： Plot Ctrls Pan ,zoom,rotateWin Zoom。16线相加操作：Lines拾取L9和L14Apply拾取L7和L21OK。17设置单元尺寸：Meshing Size CtrlsManulsizeGlobal Size在SIZE中输入0.003OK。18划分映射网格：Mesh Mapped3or4 sided拾取A1，A3，A5和A6OK。19对A7划分网格：By co

6、rners拾取A7拾取编号为5，14，9和10的关键点OK。20保存网格结果：FilesSave as在Save Database To 下拉列表框中输入thermal-pipe-mesh.dbOK，如图1.1.2所示。 图1.1.2 网格图形（五）施加载荷及求解1在线上施加对流载荷： Solution Define loadsApply ThermalConvectionOn lines拾取L2，L6，L13和L11OKVALI和VAL2I中分别输入62.3及39Apply拾取L9和L8OK在VALI和VAL2I中分别输入249.23及250OK，加载后如图1.1.3所示。图1.1.3 加载

7、图形2求解：Solve Current LSFileCloseSolve Current Load StepOKSolution is doneClose。3保存结果文件：Save as在Save Database To中输入thermal-pipe-solve.dbOK。（六）后处理1绘制温度分布云图：General Postproc Plot ResultsContour PlotNodal solu选择DOF solution 下的Nodal TemperatureOK。2绘制热流量分布云图：Nodal solu选择DOF solution 下的thermal flux vector s

8、umOK。3绘制热梯度分布云图：ContourPlot Nodal solu DOF solution 下的thermal gradient vector sumOK。三、命令流方式/FILNAME,pipe-thermal,0 /TITLE,2d axisymmetrical pipe-thermal analysis/PREP7 ET,1,PLANE77KEYOPT,1,1,0KEYOPT,1,3,1 !单元行为是轴对称!=定义材料属性MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,1.93e11MPDATA,PRXY,1,0.3 MPDATA,KXX,1,25.96 =建模

9、RECTNG,0.127,0.152,0,0.025, RECTNG,0.127,0.304,0,0.006, FLST,2,2,5,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,-2 AADD,P51X !布尔操作面相加/PNUM,LINE,1 !打开线号LFILLT,11,13,0.005, , !做线的倒角LPLOT !画线FLST,2,3,4 FITEM,2,4 FITEM,2,5 FITEM,2,2 AL,P51X !生成任意面FITEM,2,3 面相加=生成有限元模型WPSTYLE,1 !显示工作平面/PNUM,KP,1 /PNUM,LINE,0 !打开关键点好，关闭线号KWP

10、AVE, 10 !偏移工作平面至关键点10wprot,0,0,90 !旋转工作平面/REPLOT,RESIZE ASBW, 2 !按照工作平面把面分解/PNUM,AREA,1 KWPAVE, 5 !偏移工作平面至关键点5wprot,0,90,0 ASBW, 3 !KL,3,0.24, , !在线3上创建一个线比率为0.24的关键点KWPAVE, 12 wprot,0,-90,0 ASBW,P51X !分割面2和面4WPSTYLE,0 !关闭工作平面FLST,2,2,4,ORDE,2 FITEM,2,9 FITEM,2,14 LCOMB,P51X, ,0 !线9和14相加 FITEM,2,7 F

11、ITEM,2,21 线7和21相加ESIZE,0.003,0, FLST,5,4,5,ORDE,4 FITEM,5,1 FITEM,5,3 FITEM,5,5 FITEM,5,-6 CM,_Y,AREA ASEL, , , ,P51X CM,_Y1,AREA CHKMSH,AREACMSEL,S,_Y MSHKEY,1AMESH,_Y1 MSHKEY,0 CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2 !划分面1，3，5和6ALLSEL,ALL AMAP,7,5,14,9,10 !对面7进行分网=施加载荷求解FINISH /SOLFLST,2,4,4,ORDE,4 FITEM,

12、2,6 FITEM,2,11 FITEM,2,13 /GO SFL,P51X,CONV,62.3, ,39, !在线2，6，13，11上施加对流载荷FITEM,2,8 FITEM,2,-9 SFL,P51X,CONV,249.23, ,250, !在线8，9上施加对流载荷/STATUS,SOLUSOLVE =后处理/POST1 /EFACET,1 PLNSOL, TEMP, 0 !画节点温度PLNSOL, TF,SUM, 0 !画热流量分布云图PLNSOL, TG,SUM, 0 !画热梯度分布云图1.1.2 间接法计算冷却栅管的热应力一、 GUI操作方式（一）恢复数据库文件FileResume

13、 form在Resume Satabase form中选择thermal-pipe-solve.dbOK。如果完成1.1节且未推出ANSYS，则可省略此步骤。（二）改变工作标题和分析类型1改变工作标题：Change Title输入2d axisymmetrical pipe thermal-stress analysisOK。2改变分析类型：Main menuPreferences选择StructuralOK。（三）转换单元类型及重新设计材料属性1删除对流边界：DeleteAll load DataAll Solid Mod LdsOK。2转换单元类型为结构单元：Element TypeSwi

14、th Elem Type选择Thermal to strucOKClose。3设置单元为轴对称：Add/Edit/DeleteOptions在K3中选择AxisymmetricOK。4设置材料的线膨胀系数：Material PropsMaterial Models双击Material Model AvailableStructuralThermal ExpansionSecant CoefficientIsotropicALPX中输入1.62e-5OKMaterial Exit。（四）施加结构分析载荷及求解1施加对称边界条件：SolutionDefine LoadsApplyStructura

15、lDisplacementSymmetry B.C.On Lines拾取L19，L7，L4ApplyL12，L17OK。2显示线：Plot3施加节点温度载荷：TemperatureForm Temp Analy点击Browse读入Pipe_thermal.rthOK。4在管的内壁施加面载荷：PressureOn Lines在VALUE中输入6.89e6OK。5显示节点的温度体载荷：Symbols选择Body Load Symbols为Structural tempsOK。6单元显示：Element。7求解：Current LSSolve Current Load StepFileCloseSo

16、lve Current Load StepOKClose。8保存结果文件：Save asSave Database To中输入thermal-stress-pipe-solve.dbOK。（五）普通后处理1显示变形的形状：General PostprocDeformed Shaped选择Def+undeformedOK。2显示位移云图：Nodal Solu，选择DOF Solution下的Displacement vector sumOK。3显示Von Mises应力分布云图：Nodal Solu选择stress下的von Mises stressOK。（六）扩展后处理（针对轴对称结构）1绕Y

17、方向扩展1/4： PlotCtrlsStyleSymmetry Expansion2D Axisymmetric选择1/4 expansion选中Also reflect about X-Z plane为yes状态OK。2转化视角：Pan-Zoom-RotateISO。3显示轴向应力云图：Nodal Solu选择stress下的Y-Component of stressOK。4显示环向应力云图：Nodal Solu选择stress下的Z-Component of stressOK。二、命令流方式RESUME, thermal-pipe-solve,db/TITLE,2d axisymmetri

18、cal pipe thermal-stress analysis KEYW,PR_STRUC,1 !结构分析LSCLEAR,SOLID !删除对流边界ETCHG,TTS !转换单元类型，将热单元转换为结构单元KEYOPT,1,3,1KEYOPT,1,6,0KEYOPT,1,10,0 !设置单元属性为轴对称UIMP,1,REFT, MPDATA,ALPX,1,1.62e-5 !设置材料的线膨胀系数=施加结构分析载荷并求解FLST,2,3,4,ORDE,3 FITEM,2,19 DL,P51X, ,SYMM FITEM,2,12 FITEM,2,17 LPLOT LDREAD,TEMP, , ,p

19、ipe-thermal,rth !把热分析结果读进来， 施加节点温度载荷SFL,P51X,PRES,6.89e6, !施加内壁压力=普通后处理PLDISP,1 !画变形云图PLNSOL, U,SUM, 0,1.0 !画总位移云图PLNSOL, S,EQV, 0,1.0 !画等效应力图PLNSOL, S,X, 0,1.0 !画X方向应力图=扩展后处理/EXPAND, 9,AXIS,10,2,RECT,HALF,0.00001 /VIEW,1,1,1,1 PLNSOL, S,Y, 0,1.0 PLNSOL, S,Z, 0,1.0 1.2.2 直接法冷却栅热应力分析一、 问题描述一个轴对称的冷却栅结构管内为热流体，管外流体为空气，假定冷却栅无限长，根据冷却栅结构的对称性特点如图1（a），可以构造出有限元分析简化模型如图1（b）。尺寸参数：轴对称的冷却栅半径为R1=0.304m，R2=0.152m，R3=0.127m；宽度为H1=0.05m，H2=0.012m。材料参数： 弹性模量E=1.93E11Pa 泊松比=0.3 导热系数k=25.96W/mC 热膨胀系数=1.62E-5 管内：压力6.89MPa 流体温度250 对流系数（膜系数）249.23 W/m2管外：流体（空气）温度39 对流系数