前言：

間接耦合分析與直接耦合分析的一個很大的區別是單元選擇問題。間接耦合分析時針對單一的物理場選取合適的單元即可，在另一個物理場情況下更改單元類型即可。而直接耦合分析選擇單元時需要保證該單元具有所需的所有自由度。ANSYS幫助文檔中可以查到很多專門用于直接耦合分析的耦合單元。

 

熱結構間接耦合分析主要包括如下幾個步驟：

第一步：進行溫度場分析的前處理并寫溫度場物理分析文件

第二步：進行結構場分析的前處理并寫結構場物理分析文件

第三步：讀取溫度場物理分析文件進行求解和后處理

第四步：讀取結構場物理分析文件并讀取溫度場計算結果進行結構場求解和后處理

 

問題描述：

如下圖二維界面圖所示。A1為鋼筒截面，內徑0.1875，外徑0.4，高0.05，熱傳導系數2.2。A2為鋁筒截面，內徑0.4，外徑0.6，高0.05。鋼筒內壁溫度200，鋁筒外壁70，熱傳導系數10.8。參考溫度70。兩截面的下邊線Y方向為0位移約束，其余三邊施加位移耦合。求取兩筒的穩態應力分布情況。

熱分析結果：

筒截面溫度分布云圖

結構分析結果：

擴展后的等效應力分布云圖

命令流文件：

FINISH

/FILNAME,Exercise       ! 定義分析文件名

! 第一步：進行溫度場分析的前處理并寫溫度場物理分析文件

/prep7                    ! 進入前處理器

et,1,plane77,,,1             ! 選擇PLANE77熱分析單元并設置為軸對稱分析

mp,kxx,1,2.2               ! 定義鋼筒熱傳導系數

mp,kxx,2,10.8              ! 定義鋁筒熱傳導系數

rectng,.1875,.4,0,.05         ! 建立鋼筒幾何模型

rectng,.4,.6,0,.05            !建立鋁筒幾何模型

aglue, all            ! 粘接各矩形

numcmp,area        ! 壓縮面編號

asel,s,,,1        

aatt,1,1,1            ! 附于鋼筒材料屬性

asel,s,,,2    

aatt,2,1,1            ! 附于鋁筒材料屬性

asel,all

esize,.05             ! 定義單元劃分尺寸

mshkey,2             ! 設置為映射單元劃分類型

amesh,all            ! 劃分單元

nsel,s,loc,x,.1875

d,all,temp,200         ! 施加鋼筒內壁溫度邊界條件

nsel,s,loc,x,.6

d,all,temp,70          ! 施加鋁筒外壁溫度邊界條件

nsel,all

physics,write,thermal    ! 寫溫度場物理分析文件

! 第二步：進行結構場分析的前處理并寫結構場物理分析文件

physics,clear           ! 清空物理環境數據

ddel,all               ! 刪除溫度場溫度載荷

et,1,82,,,1              ! 選擇結構分析單元

mp,ex,1,30e6           ! 定義鋼筒結構場材料屬性

mp,alpx,1,.65e-5

mp,nuxy,1,.3

mp,ex,2,10.6e6          ! 定義鋁筒結構場材料屬性

mp,alpx,2,1.35e-5

mp,nuxy,2,.33

nsel,s,loc,y,.05          ! 選擇兩厚壁筒頂面節點

cp,1,uy,all              ! 耦合節點Y向自由度

nsel,s,loc,x,.1875         ! 選擇鋼筒內壁節點

nsel,a,loc,x,0.6

cp,2,ux,all              ! 耦合節點X向自由度

nsel,s,loc,y,0            ! 選擇兩厚壁筒底面節點

d,all,uy,0               ! 施加Y向位移約束

nsel,all

tref,70                 ! 定義參考溫度

physics,write,struct       ! 寫結構場物理分析文件

save                   ! 存盤

finish

! 第三步：讀取溫度場物理分析文件進行求解和后處理

/solu

physics,read,thermal      ! 讀取溫度場物理分析文件

solve                   ! 求解

finish

/post1                  ! 進入通用后處理器

path,radial,2             ! 定義徑向顯示路徑

ppath,1,,.1875          

ppath,2,,.6

pdef,temp,temp          ! 向所定義路徑映射溫度分析結果

pasave,radial,filea        ! 保存路徑文件

plpath,temp             ! 顯示沿路徑溫度變化曲線圖

finish

! 第四步：讀取結構場物理分析文件并讀取溫度場計算結果進行結構場求解和后處理

/solu

physics,read,struct       ! 讀取結構場物理分析文件

ldread,temp,,,,,,rth       ! 讀取溫度場分析結果

solve                 ! 求解

finish

/post1                ! 進入通用后處理器

paresu,raidal,filea       ! 讀取已存路徑文件

pmap,,mat             ! 定義沿路徑不連續區域處理方法

pdef,sx,s,x             ! 向所定義路徑映射X向應力分析結果

pdef,sz,s,z             ! 向所定義路徑映射Z向應力分析結果

plpath,sx,sz            ! 顯示沿路徑X和Z向應力分析曲線

plpagm,sx,,node        ! 在幾何模型上顯示X向應力分布云圖

plnsol,s,eqv,0,1         ! 顯示等效應力分析結果

/expand,27,axis,,,10      ! 設置軸對稱分析結果擴展選項

plnsol,s,eqv,0,1         !顯示兩厚壁筒三維擴展的等效應力分析結果

finish