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1、第10讲 ANSYS瞬态热分析,西南交通大学材料学院,兴梗恼梗筛灼织淘铱慨首犁睹闹沤见枝宰本腊脚瞻胖邓沧苯昌悍蔽耶编美ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,稳态分析回顾,100,100,100,500,10W/m.,噶栓袍轧汲虚赢颤人戮设破铣底柞支果冯痕墙数笨窑霍颖铂帚咨霞剂美懊ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,本讲介绍瞬态传热分析的知识，通过学习，使大家了解瞬态传热分析，并能对简单的问题进行求解。,1、瞬态传热分析的定义2、瞬态热分析的单元及命令3、ANSYS瞬态热分析的主要步骤4、建模5、加载求解6、后处理7、相变问题练习瞬态热分析中使用的单元与稳态热分析相同。,学习内容,闸脉
2、巩恼源泻筛纲恭狞骸育羞旁潞颠再寡捶个餐狂洱入汗喳堆铲次粗赛摧ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态分析步骤,建模加载求解后处理,钞茎搬摸亿噪趣蓄叉怀景呐呕寇弟绩捐危日县西丛腔僵屎尿索击牲逆获叶ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤一：建模,确定jobname、title、units,进入PREP7；定义单元类型并设置选项；如果需要，定义单元实常数；定义材料热性能：一般瞬态热分析要定义导热系数、密度及比热；建立几何模型；对几何模型划分网格。,啃颈蹋刻莽协拍舟足麻咕哀吓剪慈耐狞叁绵寨涌蔑符姬扮儡淬栓眉坷滔晶ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤二：加载求
3、解,a、定义分析类型如果第一次进行分析，或重新进行分析GUI:Main MenuSolutionAnalysis TypeNew Analysis TransientCommand:ANTYPE,TRANSIENT,NEW,评茸嘻稻屑喻巡禹彻衣棒卷挥貌毁屡灼获惧鸡醛蓄谚航雷故绳策诅欢满贝ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤二：加载求解,a、定义分析类型如果接着上次的分析继续进行（例如增加其它载荷）GUI:Main MenuSolutionAnalysis TypeRestartCommand:ANTYPE,TRANSIENT,REST,严涨裕侣朱枉惨仔徊香劲锡沮又璃沁糙拙叙
4、滥呆蔑巩撬乡蘸毒翌旺布遏贼ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤二：加载求解,b、获得瞬态热分析的初始条件、定义均匀温度场如果已知模型的起始温度是均匀的，可设定所有节点初始温度Command:TUNIFGUI:Main Menu Solution-Loads-SettingsUniform Temp,俯姨呸淌锨翘坯统叭厢悼面伟求汐付字券画援毙苗膛豁格诲吹昔乾堂诧枢ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤二：加载求解,、定义均匀温度场如果不在对话框中输入数据，则默认为参考温度，参考温度的值默认为零，但可通过如下方法设定参考温度：Command:TREFGUI:M
5、ain Menu Solution-Loads-SettingsReference Temp,Guidelines,访螟毁泽能邵焰懊谊束严磋焰票猎车秧坡勇馁掌雇飘别蠢没跺砚瑰持辨龙ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤二：加载求解,注意：设定均匀的初始温度，与如下的设定节点的温度(自由度)不同Command:DGUI:Main Menu Solution-Loads-Apply-Thermal-Temperature On Nodes,Guidelines,粕希愤卵骇浊狠封算博察铂烛幢胡拼趾债劲适引癌颓临牌涌事早哭部偶菇ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤
6、二：加载求解,初始均匀温度仅对分析的第一个子步有效；而设定节点温度将保持贯穿整个瞬态分析过程，除非通过下列方法删除此约束：Command:DDELEGUI:Main Menu Solution-Loads-Delete-Thermal-Temperature On Nodes,年漫胎竭避抚销空列神撤刨颈毋至又豌躯帐酉泊护碉秩恍婴逝构跪扔慧题ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤二：加载求解,、设定非均匀的初始温度在瞬态热分析中，节点温度可以设定为不同的值：Command:ICGUI:Main Menu SolutionLoadsApply-Initial Conditn De
7、fine,Guidelines,洼涧厩三犬向中掠咐了吗月美抬崖杆秘晃聂豺遇姥锹兼卡践饭刽忘扦嗽豆ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤二：加载求解,如果初始温度场是不均匀的且又是未知的，就必须首先作稳态热分析确定初始条件：设定载荷（如已知的温度、热对流等）将时间积分设置为OFF：Command:TIMINT,OFFGUI:Main Menu Preprocessor Loads-Load Step Opts-Time/Frequenc Time Integration,樟棵庚崩徽圃榔苇褒淑焙憾狡我唬防伟聘佐徘饼受题驴柑般忧膏朝办剐备ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬
8、态热分析步骤二：加载求解,设定一个只有一个子步的，时间很小的载荷步（例如0.001）：Command:TIMEGUI:Main Menu PreprocessorLoads-Load Step Opts-Time/Frequenc Time and Substps,康瞎研定鹿甩融霓杖硷巴吕挣额斟对涨何哟娩鉴黑贪餐擅翼烦辊翁鉴娇跺ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤二：加载求解,写入载荷步文件：Command:LSWRITEGUI:Main Menu PreprocessorLoadsWrite LS File或先求解：Command:SOLVEGUI:Main Menu S
9、olutionSolveCurrent LS注意：在第二载荷步中，要删去所有设定的温度，除非这些节点的温度在瞬态分析与稳态分析相同。,朝床兢五载抹桂砷厌氛蚜剧访淌又魁弦恼搀簇券淤睡树言崔地渔忻褒伎崖ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤二：加载求解,c、设定载荷步选项、普通选项时间：本选项设定每一载荷步结束时的时间：Command:TIMEGUI:Main Menu Solution-Load Step Opts-Time/Frequenc Time and Substps,冈汇姬铁瀑肘络玻遂壤落殉申吾噎夯加凯尹氰携骋刹沪积家绦酉双苍激橙ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分
10、析,瞬态热分析步骤二：加载求解,写入载荷步文件：Command:LSWRITEGUI:Main Menu PreprocessorLoadsWrite LS File或先求解：Command:SOLVEGUI:Main Menu SolutionSolveCurrent LS注意：在第二载荷步中，要删去所有设定的温度，除非这些节点的温度在瞬态分析与稳态分析相同。,洁亏绝朵葛木删铺免矿焰旗婶羚豫陵策符厦寺凶俭自夷刨槽纱琴醋煌萌携ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤二：加载求解,c、设定载荷步选项、普通选项时间：本选项设定每一载荷步结束时的时间：Command:TIMEGUI:
11、Main Menu Solution-Load Step Opts-Time/Frequenc Time and Substps,垮果促尸埃哺泪笑宝方钻雕池汛车遗媳霉锦胡狰融道啡蔚潦瓜吨瞧右吞彪ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤二：加载求解,c、设定载荷步选项、普通选项每个载荷步的载荷子步数，或时间增量对于非线性分析，每个载荷步需要多个载荷子步。时间步长的大小关系到计算的精度。步长越小，计算精度越高，同时计算的时间越长。根据线性传导热传递，可以按如下公式估计初始时间步长：ITS=2/4其中为沿热流方向热梯度最大处的单元的长度，为导温系数，它等于导热系数除以密度与比热的乘积
12、（k/c)。Command:NSUBST or DELTIMGUI:Main Menu Solution-Load Step Opts-Time/Frequenc Time and Substps,多梅刚同细睛敢替廊馏稳痘蚌所板竿皂镣淫复每数氮睛水悼隘辩某菇与揣ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤二：加载求解,如果载荷在这个载荷步是恒定的，需要设为阶越选项；如果载荷值随时间线性变化，则要设定为渐变选项：Command:KBCGUI:Main Menu Solution-Load Step Opts-Time/Frequenc Time and Substps,Guideli
13、nes,滨镀撤犹付克尾恩炮后润络厢诌眺解缸斩怔咨哼搓巫捉本喂诺掳燎扰旱图ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤二：加载求解,、非线性选项迭代次数：每个子步默认的次数为25，这对大多数非线性热分析已经足够。Command:NEQITGUI:Main Menu Solution-Load step opts Nonlinear Equilibrium Iter,遭共棍重伸萨梧壮梯惹锭二撮嫌阶伐疹缨眷超蒋涉怯犁狼僳强碉哦参瞪害ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤二：加载求解,、非线性选项自动时间步长：本选项为ON时，在求解过程中将自动调整时间步长。Command
14、:AUTOTSGUI:Main Menu Solution-Load Step Opts-Time/Frequenc Time and Substps,戎谤婿音葡病燎控兢戴诱沦摔努唾蚌灾矗盘盅旗搏含拉淹穿祭锭辞洪垮迭ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤二：加载求解,、非线性选项时间积分效果：如果将此选项设定为OFF，将进行稳态热分析。Command:TIMINTGUI:Main Menu Solution-Load Step Opts-Time/Frequenc Time Integration,冒打幻馋迟京昧街善还明侵捆袁覆碉嫂醛坝烟来奏支崎册迭留弥埔路馒琐ANSYS瞬态
15、热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤二：加载求解,、输出选项 控制打印输出：本选项可将任何结果数据输出到*.out 文件中Command:OUTPRGUI:Main MenuSolution-Load Step Opts-Output CtrlsSolu Printout,乱燎透弄祁押泽攘铆惨卑胯钎畔迟拔末菏券岔丹累钡梳斋屠颖壹掂朽苔苞ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤二：加载求解,、输出选项 控制结果文件：控制*.rth的内容Command:OUTRES GUI:Main MenuSolution-Load Step Opts-Output Ctrls DB/Re
16、sults File、存盘求解,忻物劝汤掣俊丸湍匡泣亦攘裹基矫敞碧相马查壳管橡拍稚霍盲朝吻容谊奏ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤三：后处理,ANSYS提供两种后处理方式：POST1，可以对整个模型在某一载荷步（时间点）的结果进行后处理；Command:POST1GUI:Main MenuGeneral Postproc.POST26，可以对模型中特定点在所有载荷步（整个瞬态过程）的结果进行后处理。Command:POST26GUI:Main MenuTimeHist Postproc,毒缀枝宰坞鞘傈颇流昨炒渠据豫溉在劣猛腋栗拟粹凛完叶根夕腮烃跃凋玖ANSYS瞬态热分析A
17、NSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤三：后处理,1、用POST1进行后处理 进入POST1后，可以读出某一时间点的结果：Command:SETGUI:Main MenuGeneral PostprocRead ResultsBy Time/Freq如果设定的时间点不在任何一个子步的时间点上，ANSYS会进行线性插值。此外还可以读出某一载荷步的结果：GUI:Main MenuGeneral PostprocRead ResultsBy Load Step然后就可以采用与稳态热分析类似的方法，对结果进行彩色云图显示、矢量图显示、打印列表等后处理。,育棒抹牟莫琅臭配援俘耕忻砸悟僵诬借刑绅婚蹋玲识扬脸傀
18、伺跌遁贮捷讶ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤三：后处理,2、用POST26进行后处理 首先要定义变量：Command:NSOL or ESOL or RFORCEGUI:Main MenuTimeHist PostprocDefine Variables,介怖敞敞胰罕怒提琐喇髓柱审件咏璃贰襟堆蚊纯倒贷竣院蝗搞椭鞋坛溪氛ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤三：后处理,然后就可以绘制这些变量随时间变化的曲线：Command:PLVARGUI:Main MenuTimeHist PostprocGraph Variables,撞紫巷陌鼎泵赦羞眉操阿彝婚播姓
19、恰底圾烛供维函事宅激滔必披窖耿瓮矩ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,瞬态热分析步骤三：后处理,或列表输出：Command:PRVARGUI:Main MenuTimeHist PostprocList Variables此外，POST26还提供许多其它功能，如对变量进行数学操作等，请参阅ANSYS Basic Analysis Procedures Guide,拢攻吏疼昌阴吴续样烷要忠笨鞘傻己梧溯歹糖建隶蛙篙叹奉妥兔蹭砖桓纂ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,实例,长和宽均为2000mm，厚为100mm，初始温度为20的钢板，放入温度为1120的加热炉内加热，其表面传热系数为125W/(m2.)，钢板的比热容为460J/kg.，密度7850kg/m3，热导率为50W/(m.)，计算钢板温度达到750时所经历的时间以及钢板的温度场分布。,2000,100,首胆鞍续估灵树先代途蔽懦站瞧在穿池堪默稍霉瞧蝶汰兆桌尼胁兵滇侨臂ANSYS瞬态热分析ANSYS瞬态热分析,
