換熱器仿真ANSYS的案例
Fluent實(shí)用案例 | 螺旋翅片管式換熱器換熱仿真
<p>本案例利用Fluent能量方程對(duì)螺旋翅片管式換熱器展開(kāi)了數(shù)值仿真計(jì)算。該案例所用模型為假設(shè)模型，僅作計(jì)算設(shè)置參考，所進(jìn)行的設(shè)置十分簡(jiǎn)單。通過(guò)此案例后續(xù)可以對(duì)進(jìn)一步通過(guò)參數(shù)化建模，對(duì)不同流速、基管尺寸、翅片半徑等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)多工況的仿真計(jì)算，從而達(dá)到多目標(biāo)優(yōu)化的目的。</p><p><strong>1 workbench 設(shè)置</strong></p><p>本案例具體設(shè)置如下圖 ：</p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202508/a73d4f107f58f883f2fc0a0da08f2be6.jpg"></p><p><strong>2 SCDM 設(shè)置</strong></p><p><strong>2.1 導(dǎo)入幾何</strong></p><p>整體幾何結(jié)構(gòu)如下圖:中間為換熱器，外部為空氣域。基管長(zhǎng)34mm，前后各留1mm間隔，翅片厚度為1mm，x方向壁面分別為進(jìn)出口。z方向壁面設(shè)置為wall2，y方向壁面設(shè)置為wall1，對(duì)幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行共享拓?fù)涮幚怼?em>換熱器外表面命名為pipe，內(nèi)表面命名為wall-</p><p>hot。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202508/989b58b5d3ceb34064e2c27613527b7f.png"></p><p><br></p><p><strong>3 Fluent Meshing 設(shè)置</strong></p><p><strong>3.1 網(wǎng)格設(shè)置</strong></p><p>采用 Fluent meshing 進(jìn)行網(wǎng)格劃分，背景網(wǎng)格與前景網(wǎng)格皆采用六面體網(wǎng)格劃分，并劃分相對(duì)應(yīng)的邊界層網(wǎng)格。
展開(kāi) 優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升性能 | 《ANSYS換熱器設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)仿真解決方案》現(xiàn)已開(kāi)放領(lǐng)取
定義和應(yīng)用
換熱器的種類
使用換熱器面臨的巨大挑戰(zhàn)
換熱器的分析與設(shè)計(jì)過(guò)程
分析方法
仿真對(duì)換熱器設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的影響
換熱器設(shè)計(jì)難點(diǎn)與方案
預(yù)測(cè)換熱器結(jié)垢
換熱器設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的最佳實(shí)踐
1 擴(kuò)散器形狀優(yōu)化
· 工程挑戰(zhàn)
· 仿真復(fù)雜性
· Ansys應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵功能
· 入口擴(kuò)散器的形狀優(yōu)化研究案例
2 導(dǎo)管螺紋形狀優(yōu)化
· 工程挑戰(zhàn)
· 仿真復(fù)雜性
· Ansys應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵功能
· 波紋管
· 嚙合波紋管
3 共軛傳熱（CHT）
· 工程挑戰(zhàn)
· 仿真復(fù)雜性
· Ansys應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵功能
· Ansys Workbench Meshing 針對(duì)CHT繪制網(wǎng)格
4 冷熱循環(huán)熱機(jī)疲勞
· 工程挑戰(zhàn)
· 仿真復(fù)雜性
· Ansys應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵功能
5 蒸發(fā)和冷凝
· 工程挑戰(zhàn)
· Ansys應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵功能
· Semi-Mechanistic沸騰模型
· 蒸發(fā)和冷凝案例研究
6 系統(tǒng)耦合能力（0D，1D，3D耦合）
· 工程挑戰(zhàn)
· Ansys應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵
· 換熱器庫(kù)
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展開(kāi) Fluent周期性流動(dòng)換熱仿真實(shí)例-翅片換熱器
案例描述：
氨水在間斷式翅片換熱器的流動(dòng)換熱仿真。由于在間斷式翅片換熱器中重復(fù)的幾何單元多，這里取它的一個(gè)重復(fù)單元進(jìn)行仿真分析即可，尺寸和邊界條件見(jiàn)下圖。
FLUENT 提供流向周期流的計(jì)算。這種流動(dòng)具有廣泛的應(yīng)用，如熱交換管道以及通過(guò)水箱的管流。在這些流動(dòng)模式中，幾何外形沿流動(dòng)方向上具有重復(fù)性的特點(diǎn)，從而導(dǎo)致了周期性完全發(fā)展的流動(dòng)。這些周期性條件在足夠的入口長(zhǎng)度后就會(huì)形成，具體與雷諾數(shù)和幾何外形有關(guān)。
周期性熱傳導(dǎo)的解策略：
完成了周期性熱傳導(dǎo)常數(shù)壁面溫度的用戶輸入之后，你就可以解決流動(dòng)和熱傳導(dǎo)問(wèn)題直至收斂。最為有效的解決方法是首先解沒(méi)有熱傳導(dǎo)的周期性流動(dòng)，然后不改變流場(chǎng)來(lái)解熱傳導(dǎo)問(wèn)題，具體步驟如下：
在解控制面板中關(guān)閉能量方程選項(xiàng)。菜單：Solve/Controls/Solution...。
解剩下的方程（連續(xù)性，動(dòng)量以及湍流參數(shù)（可選））來(lái)獲取收斂的周期性流動(dòng)的流場(chǎng)解。注意，當(dāng)你在開(kāi)始計(jì)算之前初始化流場(chǎng)時(shí)，請(qǐng)使用入口體積溫度和壁面溫度的平均值作為流場(chǎng)的初始溫度。
回到解控制面板，關(guān)閉流動(dòng)方程打開(kāi)能量方程。
解能量方程直至收斂獲取周期性溫度場(chǎng)。
當(dāng)同時(shí)考慮流動(dòng)和熱傳導(dǎo)來(lái)解決周期性流動(dòng)和熱傳導(dǎo)問(wèn)題時(shí)，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)上面所介紹的方法相當(dāng)有效。
1、導(dǎo)入網(wǎng)格
1.1 打開(kāi)Fluent軟件，選擇2D求解器。
1.2 導(dǎo)入網(wǎng)格。
1.3 尺寸縮放。在本案例的附件網(wǎng)格，需要點(diǎn)擊Scale兩次，如下圖。
2、模型選擇
打開(kāi)能量方程和湍流模型，其中，湍流模型設(shè)置如下。
3、材料
在流體材料庫(kù)中調(diào)出氨水a(chǎn)mmonia-liquid (nh3<l>)的物性。
4、計(jì)算域設(shè)置
將計(jì)算域的材料設(shè)置為氨水。
展開(kāi) 414-基于相變材料回填并考慮地下水滲流影響的U形地埋管換熱器（地源熱泵）換熱仿真
414-基于相變材料回填并考慮地下水滲流影響的U形地埋管換熱器（地源熱泵）換熱仿真
備注：模型參數(shù)同404案例。
01
模型圖
02
仿真工況
入口條件：流體速度0.6m/s，velocity inlet，水溫36℃，直徑26mm。
土壤原始溫度：16℃。
計(jì)算域外圍和底部設(shè)為初溫16℃，計(jì)算域頂部設(shè)為絕熱邊界。
03
網(wǎng)格圖
使用ANSYS MESH制作混合網(wǎng)格（六面體、三棱柱和四面體）。
說(shuō)明：實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要進(jìn)行網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證，以便選取合適的網(wǎng)格數(shù)量（兼顧計(jì)算速度和計(jì)算質(zhì)量）。
04
仿真基本設(shè)置
1 瞬態(tài)計(jì)算，并考慮重力影響。
2 使用標(biāo)準(zhǔn)KE湍流模型。
3 打開(kāi)能量方程。
4 為不同區(qū)域創(chuàng)建不同材質(zhì)。
主要是創(chuàng)建管道、土壤和回填層的材質(zhì)。
5 將不同材質(zhì)分別賦給不同的域。
6 設(shè)置入口速度和溫度條件。
0.6m/s和36℃。
7 設(shè)置出口條件
根據(jù)實(shí)際選擇使用OUTFLOW。
或壓力出口條件，出口回流溫度16℃（土壤溫度）。
8 設(shè)置壁面條件
其中上表面可設(shè)置為外界（空氣）溫度，底面和側(cè)面可設(shè)置為土壤溫度（定溫邊界）。
9 可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置對(duì)某些位置的溫度監(jiān)測(cè)。
監(jiān)測(cè)出口和坐標(biāo)為（xi,0,20）的點(diǎn)溫度，其中xi=0，0.5，1，1.95。
展開(kāi) 
ANSYS APDL熱分析--換熱器熱膨脹分析(附命令流)
1.項(xiàng)目背景
蒸汽發(fā)生器排污熱交換器充分利用余熱、完成熱量轉(zhuǎn)換的試驗(yàn)裝置，求結(jié)構(gòu)完整性有著至關(guān)重要的意義，而高溫下軸向的熱膨脹是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效的主要原因之一，因而計(jì)算器熱膨脹量至關(guān)重要。
2.項(xiàng)目目的
利用ANSYS軟件，建立蒸汽發(fā)生器排污換熱器梁?jiǎn)卧S模型，對(duì)其在設(shè)計(jì)溫度下的熱膨脹量進(jìn)行計(jì)算，為后續(xù)驗(yàn)證換熱器裝置的結(jié)構(gòu)完整性提供依據(jù)。
3.理論計(jì)算
熱膨脹量理論計(jì)算公式：
?L=α??T?L
其中：α為熱膨脹系數(shù)，△T為溫差，L為管道計(jì)算長(zhǎng)度
在本實(shí)例中，溫差△T：管側(cè)為310℃；殼側(cè)為268℃
α：12e-6 mm/mm·℃；
L：管側(cè)為1500mm；殼側(cè)為800mm
計(jì)算得軸向熱膨脹量：
?L=310?12e-6?1500+268?12e-6?800=8.153mm
4.計(jì)算輸入
熱膨脹分析時(shí)，僅需要加溫度載荷，同時(shí)將框架底部固定約束即可。
展開(kāi) CFD專欄丨基于Inspire Fluid的隱式建模換熱器設(shè)計(jì)和熱仿真
<p><strong>基于增材制造的換熱器</strong></p><p><br></p><p>增材制造，即 3D 打印技術(shù)，是一種通過(guò)逐層堆疊材料的方式構(gòu)建物體的制造方法。熱交換器的設(shè)計(jì)通常是最大化表面積和最小化壓降之間的平衡。晶格結(jié)構(gòu)的使用被證明是增強(qiáng)傳熱從而提高熱交換器效率的一種可能方法。由于體積相對(duì)較小、重量輕且熱效率高，這些基于增材制造的換熱器已在航空航天、電子設(shè)備等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。</p><p><br></p><p><strong>? 增材制造換熱器優(yōu)勢(shì)：</strong></p><p><br></p><ul><li>高比表面積換熱：如基于極小曲面的隱式建模換熱器，能增加冷熱流體的接觸面積，從而提高換熱效率，傳統(tǒng)換熱器在有限的空間內(nèi)難以達(dá)到同等的換熱面積。</li><li>流場(chǎng)均勻性好：隱式建模的一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)能使流體在換熱器內(nèi)的流動(dòng)更加均勻，減少流動(dòng)死區(qū)和渦流現(xiàn)象，讓熱量傳遞更充分、高效，傳統(tǒng)換熱器可能存在流場(chǎng)不均勻，導(dǎo)致局部換熱效率低的問(wèn)題。</li><li>低熱阻特性：其結(jié)構(gòu)的光滑性和連通性等特點(diǎn)，使得熱量傳遞過(guò)程中的熱阻相對(duì)較小，能更快速地實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞和交換。</li></ul><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/x0yLiaf5fF6yoVibTeSqBpqMYyDTicj6spCp9e8ns0aFDn9IRuTzx6qJ3n46ss95KOdXDaCIxv30S3YkqqicjheicGw/640?
展開(kāi) COMSOL進(jìn)階課程：換熱器三維仿真
COMSOL進(jìn)階課程：換熱器三維仿真 COMSOL Masterclass: 3D simulation of a heat exchanger 發(fā)布年份：2026 課程時(shí)長(zhǎng)：1小時(shí) 文件大小：579.6MB 語(yǔ)言：英文 課程內(nèi)容 本課程從零開(kāi)始搭建管殼式換熱器完整三維仿真模型，
使用GB151-2014《熱交換器》附錄C規(guī)范計(jì)算換熱器流體誘發(fā)振動(dòng)情況并使用ANSYS 16.2校核固有頻率結(jié)果
流體誘發(fā)振動(dòng)問(wèn)題是曾在上個(gè)世紀(jì)40年代引起了廣泛的關(guān)注與深入的研究
一般來(lái)說(shuō)是因?yàn)楦咚贇饬鳑_刷某結(jié)構(gòu)（如換熱器的換熱管）因誘發(fā)周期性脫離的卡門渦街引發(fā)的周期性激勵(lì)力與結(jié)構(gòu)耦合所引發(fā)的 過(guò)大的耦合效應(yīng)會(huì)使得結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)、疲勞甚至破壞失效
本文所涉及的設(shè)備為擴(kuò)展表面式管翅式熱交換器 其常規(guī)的迎面風(fēng)速為2M/S左右 一般不用校核流體誘發(fā)振動(dòng)問(wèn)題 本設(shè)計(jì)的迎面風(fēng)速為4.7米/S 筆者使用最新版GB 151-2014《熱交換器》附錄C 流體誘振動(dòng)部分的算法經(jīng)過(guò)校核后發(fā)現(xiàn) 原設(shè)計(jì)不合格 規(guī)范中規(guī)定的4個(gè)失效條件有3個(gè)滿足 必須更改結(jié)構(gòu) 經(jīng)修改 滿足了要求 結(jié)構(gòu)是安全的 最后還使用Ansys 16.2的模態(tài)分析模塊校核了換熱管的固有頻率 以驗(yàn)證手工計(jì)算結(jié)果
使用GB151-2014《熱交換器》附錄C規(guī)范計(jì)算換熱器流體誘發(fā)振動(dòng)情況并使用ANSYS 16.2校核固有頻率結(jié)果.pdf
展開(kāi) 換熱器設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)仿真解決方案
獲取完整版資料
換熱器是在兩種或兩種以上不同溫度的流體之間進(jìn)行熱量交換的裝置。換熱器的應(yīng)用范圍廣，尺寸差別較大。例如：鍋爐（HVAC，發(fā)電廠）、冷凝器（家用冰箱，HVAC，發(fā)電廠…）、蒸發(fā)器（家用冰箱，HVAC，發(fā)電…)、熱管(醫(yī)療設(shè)備，電子冷卻…）和廢棄再循環(huán)冷卻器（EGR)（汽車)等。
目錄
定義和應(yīng)用
換熱器的種類
使用換熱器面臨的巨大挑戰(zhàn)
換熱器的分析與設(shè)計(jì)過(guò)程：流體的熱分析
分析方法
仿真對(duì)換熱器設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的量化影響
換熱器設(shè)計(jì)難點(diǎn)與方案
預(yù)測(cè)換熱器結(jié)垢
換熱器設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的最佳實(shí)踐
1. 擴(kuò)散器形狀優(yōu)化
1.1 工程挑戰(zhàn)
1.2 仿真復(fù)雜性
1.3 Ansys應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵功能
1.4 入口擴(kuò)散器的形狀優(yōu)化研究案例
2. 導(dǎo)管螺紋形狀優(yōu)化
2.1 工程挑戰(zhàn)
2.2 仿真復(fù)雜性
2.3 Ansys應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵功能
2.4 波紋管
2.5 嚙合波紋管
3. 共軛傳熱（CHT）
3.1 工程挑戰(zhàn)
3.2 仿真復(fù)雜性
3.3 Ansys應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵功能
3.4 Ansys Workbench Meshing 針對(duì)CHT繪制網(wǎng)格
4. 冷熱循環(huán)熱機(jī)疲勞
4.1 工程挑戰(zhàn)
4.2 仿真復(fù)雜性
4.3 Ansys應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵功能
5. 蒸發(fā)和冷凝
5.1 工程挑戰(zhàn)
5.2 Ansys應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵功能
5.3 Semi-Mechanistic沸騰模型
5.4 蒸發(fā)和冷凝案例研究
6.
展開(kāi) FLUENT精典案例#320-管殼式換熱器仿真 ￥200
FLUENT精典案例#320-管殼式換熱器仿真
案例介紹
如下圖所示的管殼式換熱器，條件為：管程，冷水，20度，0.05ms；殼程，熱空氣，80度，0.1ms。不考慮外殼與外界的換熱，且未考慮管壁的厚度。
網(wǎng)格情況
使用ICEM非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。
求管殼式換熱器仿真相關(guān)的案例
有沒(méi)有大佬研究管殼式換熱器仿真換熱仿真的，帶帶我吧
多物理場(chǎng)仿真驗(yàn)證創(chuàng)新模型，助力提升換熱器效率
第二步，基于下列參數(shù)指定頂壁變形：
時(shí)間
通道高度
通道長(zhǎng)度
振蕩頻率
振蕩幅度
通道長(zhǎng)度方向上的波數(shù)
如需了解動(dòng)態(tài)壁換熱器的完整建模細(xì)節(jié)，歡迎訪問(wèn)“案例下載”頁(yè)面，下載模型文檔和 MPH 文件。
為了模擬傳熱和振蕩，我們耦合了兩個(gè)內(nèi)置特征。第一個(gè)是共軛傳熱 多物理場(chǎng)耦合特征，它可以計(jì)算換熱器和水之間的熱傳遞；第二個(gè)是移動(dòng)網(wǎng)格 特征，它支持模擬壁面和通道的變形情況。
靜態(tài)與振動(dòng)換熱器
最后，我們來(lái)查看換熱器的靜態(tài)分析結(jié)果。當(dāng)頂壁保持平坦不動(dòng)時(shí)，質(zhì)量流率為 5.5 g/s時(shí)，換熱系數(shù)為 2900 W/m2。
靜態(tài)換熱器通道中的溫度曲線。
下一組是動(dòng)態(tài)壁換熱器的瞬態(tài)分析結(jié)果。振蕩在大約 0.6 秒后進(jìn)入偽周期狀態(tài)。進(jìn)入此狀態(tài)后，平均質(zhì)量流率達(dá)到 10.5 g/s，幾乎等于靜態(tài)條件下的兩倍。不出所料，換熱系數(shù)也變得更高：振蕩幅度為 90％ 時(shí)約等于 19,000 W/m2。
左：溫度和流率變化。右圖：動(dòng)態(tài)壁換熱器通道中的溫度曲線。
利用仿真，工程師可以有效地分析與優(yōu)化換熱器設(shè)計(jì)，從而獲得最高性能和效率。
來(lái)源：COMSOL
展開(kāi) FLUENT基礎(chǔ)案例#359-簡(jiǎn)易板式換熱器仿真（不考慮壁厚）
點(diǎn)擊藍(lán)字關(guān)注我們
FLUENT基礎(chǔ)案例#359-簡(jiǎn)易板式換熱器仿真（不考慮壁厚）
01
案例介紹
如下圖所示的冷熱水換熱器（SpaceClaim模型），換熱板部分共十層，每五層（間隔）連通。長(zhǎng)管一端進(jìn)80℃熱水，短管一端進(jìn)10℃冷水，另兩端均出水。
本例SpaceClaim模型關(guān)鍵提示：需要在不同的域之間設(shè)置共享拓?fù)洌駝t無(wú)法設(shè)置傳熱耦合面。
相關(guān)操作可以參考本公眾號(hào)之前的推送《三維網(wǎng)格劃分中無(wú)厚度面的處理（三）》
02
網(wǎng)格情況
ANSYS MESH網(wǎng)格（FLUENT檢測(cè)質(zhì)量不低于0.7），如下圖。
03
仿真基本設(shè)置
1、穩(wěn)態(tài)計(jì)算
2、標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型
3、流體介質(zhì)設(shè)置
4、打開(kāi)能量方程
5、冷水入口速度、溫度
6、熱水入口速度、溫度
7、初始化并計(jì)算，殘差曲線如下
04
基本結(jié)果
05
使用軟件及視頻情況
1、使用ANSYS WORKBENCH19.2制作案例：SpaceClaim建模；ANSYS MESH網(wǎng)格；FLUENT仿真；POST云圖成圖。
2、以上過(guò)程均有高清視頻，總時(shí)長(zhǎng)約40分鐘，可在平臺(tái)購(gòu)買。
展開(kāi) Ansys | 基于熱效應(yīng)的形狀記憶合金脊柱間隔器仿真分析
本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過(guò)程。
目標(biāo)
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應(yīng)的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創(chuàng)建靜力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。定義形狀記憶合金的材料屬性（表 1）。
表 1. 脊柱間隔器材料屬性
2、導(dǎo)入幾何模型。脊柱間隔器植入物的幾何形狀如圖 1 所示。由于對(duì)稱性，僅創(chuàng)建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對(duì)幾何體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
圖 1. 四分之一間隔器幾何模型示意圖
3、定義分析設(shè)置和邊界條件。共創(chuàng)建六個(gè)分析步。
3.1 第一步，在剛性板上施加-3.375mm 的位移以壓縮脊柱間隔器；第二步開(kāi)始時(shí)，移除位移，使間隔器可以自由變形。
3.2 從第三步開(kāi)始施加熱載荷，溫度從23.85℃ 升高到 37.85℃。在此期間，由于未發(fā)生相變，間隔器的形狀保持不變。第四步，溫度從 37.85℃ 升高到 50.85℃，由于此步中未發(fā)生主要的相變，計(jì)算再次快速收斂。第五步，溫度升高到 51.85℃，收斂速度變慢，大部分形狀恢復(fù)發(fā)生在此步中。第六步，將溫度冷卻至 37.85℃，間隔器的形狀保持不變。
圖 2. 溫度條件示意圖
4、運(yùn)行仿真。不同溫度下間隔器的變形和應(yīng)力云圖如圖3所示。
圖 3. 不同溫度下的應(yīng)力云圖
（a）23.85℃ 時(shí)的等效應(yīng)力云圖
（b）51.85℃ 時(shí)的等效應(yīng)力云圖
總結(jié)
本仿真演示了如何模擬由形狀記憶合金制成的脊柱間隔器。通過(guò)力學(xué)加載和溫度變化，模擬了變形過(guò)程和形狀恢復(fù)過(guò)程。
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展開(kāi) Ansys | 基于熱效應(yīng)的形狀記憶合金脊柱間隔器仿真分析
本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過(guò)程。
目標(biāo)
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應(yīng)的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創(chuàng)建靜力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。定義形狀記憶合金的材料屬性（表 1）。
表 1. 脊柱間隔器材料屬性
2、導(dǎo)入幾何模型。脊柱間隔器植入物的幾何形狀如圖 1 所示。由于對(duì)稱性，僅創(chuàng)建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對(duì)幾何體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
圖 1. 四分之一間隔器幾何模型示意圖
3、定義分析設(shè)置和邊界條件。共創(chuàng)建六個(gè)分析步。
3.1 第一步，在剛性板上施加-3.375mm 的位移以壓縮脊柱間隔器；第二步開(kāi)始時(shí)，移除位移，使間隔器可以自由變形。
3.2 從第三步開(kāi)始施加熱載荷，溫度從23.85℃ 升高到 37.85℃。在此期間，由于未發(fā)生相變，間隔器的形狀保持不變。第四步，溫度從 37.85℃ 升高到 50.85℃，由于此步中未發(fā)生主要的相變，計(jì)算再次快速收斂。第五步，溫度升高到 51.85℃，收斂速度變慢，大部分形狀恢復(fù)發(fā)生在此步中。第六步，將溫度冷卻至 37.85℃，間隔器的形狀保持不變。
圖 2. 溫度條件示意圖
4、運(yùn)行仿真。不同溫度下間隔器的變形和應(yīng)力云圖如圖3所示。
圖 3. 不同溫度下的應(yīng)力云圖
（a）23.85℃ 時(shí)的等效應(yīng)力云圖
（b）51.85℃ 時(shí)的等效應(yīng)力云圖
總結(jié)
本仿真演示了如何模擬由形狀記憶合金制成的脊柱間隔器。通過(guò)力學(xué)加載和溫度變化，模擬了變形過(guò)程和形狀恢復(fù)過(guò)程。
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