ansys熱力學分析操作的案例
使用ANSYS Workbench進行茶壺的熱力學分析
使用ANSYS Workbench進行茶壺的熱力學分析
李安民
Thermal Analysis of Teapot using ANSYS Workbench
Julian Lee
摘要：使用穩態分析裝滿開水的茶壺的熱分布和熱流量，對比陶瓷材料和鋼材作茶壺材料的熱力學特性。使用瞬態分析模擬水降溫過程，得到溫度分布和熱流量，瞬態分析同樣使用兩種材料進行對比分析。
關鍵字：仿真；有限元；ANSYS Workbench；熱力學分析
分析視頻教程將在2023年3月23日19:30在技術鄰進行直播，歡迎前來觀看以及和作者討論。
本教程使用了ANSYS 2023和ANSYS2022，兩個版本在本教程范圍內操作完全相同。
1 穩態分析（Stead-State Thermal）
1.1 陶瓷材料（Porcelain）
1. 打開ANSYS Workbench，建立Steady State Thermal System
雙擊Toolbox中的Steady-State Thermal或者將其拖到Project Schematic中，如下圖所示：
2. 定義鋼材和陶瓷的本構模型，鋼材的本構模型默認存在，從Thermal Material添加Porcelain。
雙擊第2行Engineering Data，在Engineering Data選項卡中點擊Engineering Data Sources。在Engineering Data Sources表中選擇序號為12的Thermal Materials選項，然后在其下Outline of Thermal Material中選擇43號Porcelain。
陶瓷的比熱容（Thermal Conductivity）為5W/(m?℃)，點擊B列的加號，在C列出現紫色書的圖標，表示材料在待用材料冊中。
展開 ANSYS 12.0熱力學有限元分析從入門到精通
3
圖書目錄
前言
第1章 ANSYS熱分析簡介及常用操作
1.1 ANSYS熱分析簡介
1.1.1 ANSYS的熱分析能力
1.1.2 ANSYS熱分析分類
1.1.3 ANSYS中與熱相關的耦合場分析種類
1.1.4 ANSYS中熱分析單元簡介
1.2 ANSYS中常用操作
1.2.1 拾取操作
1.2.2 顯示操作
第2章 熱分析基礎知識
2.1 傳熱學基本理論
2.1.1 符號與單位
2.1.2 熱傳遞的方式
2.1.3 熱力學第一定律
2.1.4 熱分析的控制方程
2.2 熱分析有限元法
2.3 熱分析網格劃分誤差及計算誤差估計
第3章 穩態熱分析
3.1 穩態熱分析概述
3.1.1 穩態熱分析定義
3.1.2 穩態熱分析的控制方程
3.2 熱載荷和邊界條件的類型
3.2.1 概述
3.2.2 熱載荷和邊界條件注意事項
3.3 穩態熱分析基本步驟
第4章 瞬態熱分析與非線性熱分析
4.1 瞬態熱分析概述
4.1.1 瞬態熱分析特性
4.1.2 瞬態分析前處理考慮因素
4.1.3 控制方程
4.1.4 時間積分與時間步長預測
4.1.5 時間步長設置
4.1.6 數值求解過程
4.1.7 瞬態分析準確程度的評估
4.1.8 初始條件的施加
4.2 非線性分析綜述
第5章 熱輻射分析
第6章 相變分析
第7章 FLOTRAN CFD分析簡介
第8章 自適應網劃分生死單元技術
第9章 與溫度場相關的耦合場所
第10章 穩態熱分析實例詳解
第11章 瞬態熱分析實例詳解
第12章 熱輻射分析實例詳解
第13章 相變分析實例詳解
第14章 CFD分析實例詳解
第15章 熱結構耦合分析實例詳解
第16章 摩擦生熱分析實例詳解
第17章 高級應用實例詳解
參考文獻
ANSYS 12.0熱力學有限元分析從入門到精通_12636670_北京市：機械工業出版社_2010.07_王澤鵬，
展開 自己翻譯的英文ansys教程資料（混合器分析-熱力學）
這次帶來的熱力學分析，靜態混合器的部分
mixture files.rar
ANSYS Tutorial Static Mixer翻譯.pdf
ANSYS Tutorial Static Mixer原版.pdf
如有紕漏，望高人指正
ansys12.0熱力學有限元分析從入門到精通（附光盤內容）
ansys軟件是融結構、熱、流體、電磁、聲學多物理場于一體的大型通用有限元分析軟件。包括多個模塊，不但可進行隱式分析，也可進行顯式分析，并且可進行多物理場間的復雜耦合分析。本書分為兩部分，第1部分講述了基本傳熱學理論和應用ansys進行穩態、瞬態熱分析的基本思路，以及進行非線性分析的注意事項；第2部分結合熱分析工程實例，這些實例涵蓋了坯料電磁感應加熱、零件淬火、鑄造、鍛造、焊接、熱電耦合分析等典型應用實例，由淺入深，詳細講述了應用ansys進行熱分析的基本操作步驟。本書注重方法和思路，重點介紹了應用ansys進行與熱相關的耦合分析方法，包括間接耦合分析、直接耦合分析。耦合場領域包括熱一結構耦合、熱一流體耦合、熱一電耦合、熱一電一磁耦合等，以及隱式熱一結構顯式聯合應用進行分析的方法。本書可供汽車、壓力容器、國防軍工、土木工程、金屬熱加工等行業進行熱分析與產品開發使用，也可以作為大學本科學生與研究生進行熱分析的參考教材。目錄:
前言
第1章ansys熱分析簡介及常用操作
1.1ansys熱分析簡介
1.1.1ansys的熱分析能力
1.1.2ansys熱分析分類
1.1.3ansys中與熱相關的耦合場分析種類
1.1.4ansys中熱分析單元簡介
1.2ansys中常用操作
1.2.1拾取操作
1.2.2顯示操作
第2章熱分析基礎知識
2.1傳熱學基本理論
2.1.1符號與單位
2.1.2熱傳遞的方式
2.1.3熱力學第一定律
地址轉到：http://forums.caenet.cn/showtopic-549565.aspx
展開 
熱力學分析
009熱力學分析
009熱力學分析.part1.rar
009熱力學分析.part2.rar
借助SOLIDWORKS瞬態熱力分析，模擬物體表面溫度變化 | 操作視頻
前幾期和大家分享了穩態熱力分析：熱！溫度在物體表面是如何分布的？| 操作視頻，今天探討一下瞬態熱力分析，瞬態熱力分析可以分析溫度隨時間的變化情況，也就是模型的熱力狀態與時間的函數關系。例如，熱水瓶設計師知道里面的流體溫度最終將與室溫相等（穩態），但設計師感興趣的是找出流體的溫度與時間的函數關系。
瞬態熱力分析和穩態熱力分析的分析條件指定基本相同，也就是需要指定材料屬性的熱導率、密度和比熱等。除此之外，瞬態熱力分析還需要切換分析類型、指定初始溫度、求解時間和時間增量等。
分析完畢后，通過溫度結果可以查看各個梯段的溫度情況，并可以通過探測獲取溫度變化的曲線等。
其他關于“用SOLIDWORKS分析溫度變化情況”的詳細介紹詳見如下視頻：
詳細操作過程請查看以下視頻
用SOLIDWORKS分析溫度變化情況
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展開 基于cosmol軟件的光纖熱力學分析
在本模塊領域中我們需要用到的物理場分別為固體力學和固體傳熱以及多物理場耦合的分析，下面進行簡單的介紹：
首先先建立光線結構模型，在這里我們選擇應力偏振型熊貓光纖作為分析（最外層是PML，要求與接觸材料的折射率一致，在這里就不做過多簡述：
其次，要進行物理場的研究，在這里我們分別構建固體力學以及固體傳熱物理模型，具體固體力學配置如下所示，由于我們光纖的材料主要是二氧化硅成分，所以設置為線彈性材料，由于纖芯和包層是一體的所以在受熱過程中將二者作為一個整體，限制纖芯因為熱應力作用而膨脹（理想情況）
在固體傳熱部分我們通過將外部環境作為加熱源，采用面外熱通量的形式對結構進行加熱，設定面外熱通量溫度為298.5K，將光纖結構的外層設定為熱絕緣層。詳細見下面圖組：
最后我們將固體力學與固體傳熱之間用多物理場進行耦合，并且在研究的最后對結構進行網格的劃分如下圖所示：
最后通過運行程序得到如下表面溫度的結果，這與光纖中不同區域的材料系數有關（例如所設定的熱膨脹系數有關），可以看出光纖端面處不同部位的溫度也會有所差異，因為耦合到了固體力學結構的應力分布區域也會呈現出不同的趨勢。
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展開 abaqus鼓式制動器熱力學分析
300請人用abaqus做個鼓式制動器的熱力學分析，網格已劃分好，有意向q245006749
基于meshfree的瞬態熱力學分析以及與workbench對比
前言
demo.pdf
前段時間筆者試用了另一款無網格仿真分析軟件，對無網格技術以及未來有限元的發展十分激動，囿于無網格技術依然處于初生和待完善階段，筆者也在期待無網格技術能有更全面和更完善成熟的功能應用。Meshfree在推出新版本之時，筆者果斷申請了meshfree的試用，不失所望，筆者發現了更多的功能。筆者近期在做疲勞的研究，驚喜的是，meshfree也加入了疲勞分析的模塊，雖然在材料和算法上還比較基礎，但是終究實現了這一模塊，讓筆者倍感欣慰，并對meshfree和無網格技術的未來充滿了期望。
進入正題，上次筆者試用某無網格軟件進行了簡單構件的熱交換分析，本次筆者依舊進行簡單構件的熱力學分析。本文所用模型及分析結果僅用于meshfree軟件的學習和交流，如果有任何疑問歡迎各位讀者交流指正。
計算機硬件
CPU：I7-8565U
內存：8GB 硬盤：250G SSD
顯卡：英偉達MX150
系統：Windows 10家庭版
模型以及材料定義
鋁制散熱片，導入文件為STP格式，meshfree的文件導入界面以及分析定義界面簡潔明了：
Fig1 操作界面
Fig2 鋁制散熱片實體模型
Meshfree的材料庫非常豐富，常見的材料以及相關的參數都有定義，本次熱分析所需的熱參數也在材料參數有定義。
Fig3 材料定義
求解設置
1.固定溫度載荷
固定溫度屬于傳熱分析中的載荷。
展開 【CAE案例】壓力容器在高溫高壓下的熱力學耦合分析
因此，在其設計階段需要對其做熱力學的分析。
本案例對某壓力容器的裂紋做了瞬態的熱力學耦合分析。本案例所采用的容器為軸對稱的圓柱體，因此可以將該圖形簡化成二維平面。案例的內壁上有一層包層來保護金屬底座。在此計算中，容器遇到冷沖擊，在包層和金屬層的邊界處出現裂紋。本案例將計算這種瞬態下容器的溫度場和應力場。
02 問題描述
本案例主要模擬了存在裂紋的壓力容器在受熱和內部壓力的情況下，熱傳遞的情況，以及裂紋演變的情況。
特殊的是，根據壓力容器的結構，其內部與熱源接觸的部分為包層（圖1），外部為結構鋼（圖2），因此，在分析此類特殊結構時需要將兩種材料分開定義。
此外，本次仿真最終會給出壓力容器從室溫到受熱升溫的整個過程，因此材料的力學性能，如楊氏模量E，容積熱容量ρcp會隨溫度變化。
在通用結構仿真軟件中，可以通過定義Function的形式定義不同溫度下材料的力學性能。在分析受力部分時，需要考慮壓力容器受熱對其力學性能產生的影響，因此需要使用熱力耦合的方式進行計算。
本案例材料受熱的物理參數呈非線性變化，熱源也呈非線性，模擬了0到8000秒過程中的溫度變化（7到50攝氏度）。在第51秒時突然加入50攝氏度的熱源。此外，容器受到內部壓力和Y軸正方向的拉力,初始壓力為1.188MPa，到20秒時壓力達到最大，為19.188MPa，并呈非線性增長。Y方向的拉力從初始的5.45MPa，在20秒內增長至88.09MPa，也呈非線性增長。
展開 【CAE案例】壓力容器在高溫高壓下的熱力學耦合分析
因此，在其設計階段需要對其做熱力學的分析。
本案例對某壓力容器的裂紋做了瞬態的熱力學耦合分析。本案例所采用的容器為軸對稱的圓柱體，因此可以將該圖形簡化成二維平面。案例的內壁上有一層包層來保護金屬底座。在此計算中，容器遇到冷沖擊，在包層和金屬層的邊界處出現裂紋。本案例將計算這種瞬態下容器的溫度場和應力場。
02 問題描述
本案例主要模擬了存在裂紋的壓力容器在受熱和內部壓力的情況下，熱傳遞的情況，以及裂紋演變的情況。
特殊的是，根據壓力容器的結構，其內部與熱源接觸的部分為包層（圖1），外部為結構鋼（圖2），因此，在分析此類特殊結構時需要將兩種材料分開定義。
此外，本次仿真最終會給出壓力容器從室溫到受熱升溫的整個過程，因此材料的力學性能，如楊氏模量E，容積熱容量ρcp會隨溫度變化。
在通用結構仿真軟件中，可以通過定義Function的形式定義不同溫度下材料的力學性能。在分析受力部分時，需要考慮壓力容器受熱對其力學性能產生的影響，因此需要使用熱力耦合的方式進行計算。
本案例材料受熱的物理參數呈非線性變化，熱源也呈非線性，模擬了0到8000秒過程中的溫度變化（7到50攝氏度）。在第51秒時突然加入50攝氏度的熱源。此外，容器受到內部壓力和Y軸正方向的拉力,初始壓力為1.188MPa，到20秒時壓力達到最大，為19.188MPa，并呈非線性增長。Y方向的拉力從初始的5.45MPa，在20秒內增長至88.09MPa，也呈非線性增長。
圖1圖2
03 驗證結果
壓力容器在第8000秒時的受熱狀態為：溫度最高的部位位于包層與熱源接觸的部位，為50攝氏度，溫度最低的部位為金屬最外圈，為48.3攝氏度。熱量從包層逐漸傳遞到金屬部分，符合傳熱的規律。
展開 
ANSYS熱力分析與經典例子
ANSYS熱力分析經典例子
Ansys 案例研究 | 瞬態熱力耦合分析—PCB 組件上的熱應力生成
因此，評估 PCB 可靠性必須進行瞬態熱力耦合分析，即先分析動態溫度場，再計算由此產生的熱應力。
目標
通過高保真建模仿真，系統觀察并量化印刷電路板（PCB）上關鍵元器件在瞬態熱載荷作用下的力學響應與應力表現。
方法闡述
本研究采用瞬態熱-力順序耦合仿真方法。首先，基于元件的真實功耗曲線與環境邊界條件，進行高精度瞬態熱分析，獲取從啟動、負載變動到穩態的全過程溫度場時序數據。隨后，將該瞬態溫度場作為體載荷映射至結構模型，通過有限元分析求解其引發的熱應力與應變場。
仿真步驟
1.打開 ANSYS Workbench，創建“瞬態熱力學系統（Transient Thermal System）”。
2.關聯結構分析，將“瞬態結構系統（Transient Structural System）”拖拽至瞬態熱力學系統的求解（Solution）單元格上，實現兩個分析系統間四個單元的共享。
3.定義部件的材料屬性，此處示例使用的是鋼，實際應用中應需根據真實材料設置參數。
4.導入模型，其效果如圖所示。
5.分配材料至幾何體。
6.在模型上施加相關的熱邊界條件，如圖 2 所示。
7.求解該模型，然后將本次分析結束時刻或每個時間步的溫度作為初始體溫度輸入到瞬態結構分析中（如圖 3 所示）。用戶可以從瞬態熱分析的溫度圖表中復制并粘貼源時間（Source Time）和分析時間（Analysis Time）的數據。
8.在 PCB 板孔位處添加固定支撐。
展開 基于ANSYS APDL 轉子動力學建模及動力學分析，包括坎貝爾圖，瞬態分析等 ￥15
模型
坎貝爾圖
瞬態分析某點的軌跡圖
附件包括：轉子的建模文件zhu1，及轉子動力學模態、考慮預應力的轉子動力及瞬肪分析的命令流doc文件。
斯姆勒ANSYS裝配體剛柔耦合分析技術講座：02-裝配體剛柔耦合動力學分析-瞬態動力學分析技術
●主要內容
裝配體剛體動力學分析
裝配體剛柔耦合動力學分析-瞬態動力學分析技術
裝配體剛柔耦合動力學分析-超單元動力學分析技術
裝配體剛柔耦合動力學分析-靜力學工況分析技術
共四節，平臺將免費更新2節
●技術背景
工程中存在大量運動機械；
基于傳統的靜力學工況計算沒有考慮結構的動態效應，譬如沖擊，將造成較大的計算誤差；
運動機械存在不同的姿態，計算所有的靜力學工況是不可能的，也很難確定其最不利工況；
ANSYS提供完整的動力學求解方案，能夠高效準確的計算運動機械的結構響應。
視頻完整觀看：登錄雅典娜技術共享云平臺，使用專題賬號密碼即可觀看完整案例！
注：此賬號僅限專題案例觀看，不與其他賬號混淆！
技術專題：ANSYS裝配體剛柔耦合分析技術
用戶名：斯姆勒裝配體剛柔耦合分析
密碼：02981713589
客戶端下載：
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雅典娜PC客戶端下載鏈接:
https://pan.baidu.com/s/1_UoH4k7zjTYLMmqqu_3NHQ
提取碼: k813
更新版安卓和iOS播放器
http://app.china-drm.com/on64
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