ansys熱分析空氣參數(shù)的案例
ANSYS APDL熱分析--換熱器熱膨脹分析(附命令流)
1.項目背景
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，因而計算器熱膨脹量至關(guān)重要。
2.項目目的
利用ANSYS軟件，建立蒸汽發(fā)生器排污換熱器梁單元三維模型，對其在設(shè)計溫度下的熱膨脹量進(jìn)行計算，為后續(xù)驗證換熱器裝置的結(jié)構(gòu)完整性提供依據(jù)。
3.理論計算
熱膨脹量理論計算公式：
?L=α??T?L
其中：α為熱膨脹系數(shù)，△T為溫差，L為管道計算長度
在本實例中，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
計算得軸向熱膨脹量：
?L=310?12e-6?1500+268?12e-6?800=8.153mm
4.計算輸入
熱膨脹分析時，僅需要加溫度載荷，同時將框架底部固定約束即可。
展開 ansys18.2焊接過程分析瞬態(tài)熱分析熱應(yīng)力分析 ￥8.88
ansys18.2焊接過程分析
移動熱源通過插件實現(xiàn)
Ansys 案例研究 | 空氣冷卻式摩托車發(fā)動機分析
它通過空氣循環(huán)的方式將發(fā)動機產(chǎn)生的熱量進(jìn)行散失。金屬散熱片的結(jié)構(gòu)設(shè)計增大了發(fā)動機的表面積，從而通過對流方式提升了散熱速率。本案例利用模擬技術(shù)比較了三種不同設(shè)計在散熱效率方面的差異。這有助于加深對瞬態(tài)熱分析、邊界條件(瞬態(tài)熱分析中的重要因素)以及瞬態(tài)熱分析如何幫助我們做出工程決策的理解。
目標(biāo)：
增強對瞬態(tài)熱分析的理解
學(xué)習(xí)如何使用仿真來驅(qū)動工程決策
步驟：
設(shè)計(a)
1、創(chuàng)建一個瞬態(tài)熱分析系統(tǒng)。幾何體中將使用默認(rèn)的結(jié)構(gòu)鋼。
2、導(dǎo)入幾何體。設(shè)計(a)的幾何體如圖1所示，由圓柱和若干水平鰭片組成。
圖1 設(shè)計(a)的幾何結(jié)構(gòu)
3、將幾何體網(wǎng)格化。使用“多區(qū)域”方法對鰭片進(jìn)行網(wǎng)格化。分配全局網(wǎng)格尺寸為5毫米。
4、定義分析設(shè)置。定義兩步法，第一步用于將初始溫度施加至氣缸上，第二步則利用對流邊界條件對氣缸進(jìn)行降溫。設(shè)計準(zhǔn)則旨在找出50秒時的最高溫度，因此第二步的總模擬時間為51秒，而第一步的時間則為1s。
5、分配邊界條件。將圓柱體溫度設(shè)置為在0-1秒內(nèi)保持在120℃，并解除此邊界條件以允許溫度變化。第二步是變化。對發(fā)動機外表面(不包括氣缸的上下面)施加對流邊界條件。對流系數(shù)設(shè)為1000W/(㎡﹒°C)以表示強制空氣。環(huán)境溫度設(shè)定為22℃。邊界條件概述見圖2。關(guān)于外表面的選擇，值得注意的是，共享表面不能用于應(yīng)用對流邊界條件。更多信息請參閱附錄。
圖2 邊界條件示意圖
6、運行模擬程序并查看結(jié)果。時間51秒時的溫度分布圖如圖3(a)所示，而最大溫度歷史圖則如圖3(b)所示。可以看出，經(jīng)過50秒的冷卻后，最大溫度約為28℃。
展開 220 基于matlab的考慮直齒輪熱彈耦合的動力學(xué)分析，輸入主動輪、從動輪各類參數(shù)，考慮潤滑油溫度、潤滑油粘度系數(shù)等參數(shù)，輸出接觸壓力、接觸點速度、摩擦系數(shù)、對流傳熱系數(shù)等結(jié)果。程序已調(diào)通，可直接運 ￥54.9
220 基于matlab的考慮直齒輪熱彈耦合的動力學(xué)分析，輸入主動輪、從動輪各類參數(shù)，考慮潤滑油溫度、潤滑油粘度系數(shù)等參數(shù)，輸出接觸壓力、接觸點速度、摩擦系數(shù)、對流傳熱系數(shù)等結(jié)果。程序已調(diào)通，可直接運行。
基于參數(shù)優(yōu)化的 LED 驅(qū)動電路 PCB 熱仿真分析
摘要
為提升車規(guī)級氛圍燈LED驅(qū)動電路板(PCB)熱設(shè)計問題,該文提出了一種參數(shù)優(yōu)化仿真的分析方法?該方法基于熱傳導(dǎo)?熱輻射和熱對流原理,使用ANSYSICEPAK軟件,從PCB尺寸?過孔設(shè)置和材質(zhì)3個方面對參數(shù)進(jìn)行了熱仿真優(yōu)化實驗,分析了相同設(shè)計原理情況下,不同PCB布局和尺寸設(shè)計時熱仿真結(jié)果的差異性,并對參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,實現(xiàn)了驅(qū)動電路熱性能的改善,滿足了車規(guī)級溫度的仿真要求?
關(guān)鍵詞：LED；熱仿真；ANSYS ICEPAK；印制電路板
作者：張開峰 1，安世龍 1，付 康 2，謝亞明 1，高 燕 1，萬國春 1
1. 同濟大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院，上海 ；
2. 上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院，上海
隨著電子行業(yè)的快速發(fā)展，汽車級電子元件的性能越來越優(yōu)越，以集成電路及芯片為主的微電子系統(tǒng)在信息、汽車電子等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。
展開 ANSYS APDL參數(shù)化有限元分析技術(shù) 附有限元分析ANSYS理論與應(yīng)用下載
來源：安世亞太
APDL即ANSYS參數(shù)化設(shè)計語言（ANSYS Parametric Design Language），它是一種解釋性語言，可以利用參數(shù)創(chuàng)建模型，并自動實現(xiàn)分析任務(wù)。ANSYS的APDL實質(zhì)上是由類似于FORTRAN77的程序設(shè)計語言部分和1000多條ANSYS命令組成的。
圖1 ANSYS命令使用
圖2 ANSYS命令說明
APDL允許復(fù)雜的數(shù)據(jù)輸入，使用戶對任何設(shè)計或分析屬性有控制權(quán)（例如：幾何尺寸、材料、邊界條件和網(wǎng)格密度等），擴展了傳統(tǒng)有限元分析范圍以外的能力，并擴充了更高級運算（包括零件參數(shù)化建模、設(shè)計優(yōu)化等），為用戶控制復(fù)雜計算的過程提供了極大的方便。
從ANSYS命令的功能上講，它們分別對應(yīng)ANSYS分析過程中的建立幾何模型、劃分單元網(wǎng)格、材料定義、施加載荷、定義邊界條件、分析控制、執(zhí)行求解以及后處理計算結(jié)果等指令。利用APDL的程序語言與宏技術(shù)組織管理ANSYS的有限元分析命令，就可以實現(xiàn)參數(shù)化建模、參數(shù)化的網(wǎng)格劃分與控制、參數(shù)化的材料定義、參數(shù)化載荷和邊界條件定義、參數(shù)化的分析控制和求解以及參數(shù)化后處理結(jié)果的顯示，從而實現(xiàn)參數(shù)化有限元分析的全過程。
/post1
*get,sx25,node,25,s,x
!節(jié)點25處X方向應(yīng)力
*get,uz44,node,44,u,z
!節(jié)點44處的Z方向位移
nsort,s,eqv
!通過米塞斯應(yīng)力排序節(jié)點數(shù)據(jù)
*get,smax,sort,,max
!
展開 機翼全參數(shù)化設(shè)計及流-固-熱耦合分析
通過建立一套全參數(shù)化的機翼設(shè)計分析模型構(gòu)建體系，可實質(zhì)性的促進(jìn)達(dá)成快速多方案迭代或自動優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)。
各種不同翼型結(jié)構(gòu)的參數(shù)化快速建模
2) 案例描述
機翼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要找出全參數(shù)化定義設(shè)計和分析模型的具體實現(xiàn)方法，需要同時考慮CFD氣動分析及氣動加熱和結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)、結(jié)構(gòu)動靜強度、流固熱三個物理場在各種不同的計算狀態(tài)下的雙向耦合。基于這種技術(shù)挑戰(zhàn)，機翼全參數(shù)化設(shè)計及流-固-熱耦合分析系統(tǒng)利用APDL全參數(shù)化建模，同時建立結(jié)構(gòu)分析模型和CFD網(wǎng)格模型；利用Mechanical+CFX流固耦合實現(xiàn)流-固-熱三場多狀態(tài)雙向耦合計算。
自動構(gòu)建機翼流-固-熱耦合分析網(wǎng)格
3) 實踐及效果
a、 實現(xiàn)了機翼結(jié)構(gòu)幾何及流-固-熱三場分析網(wǎng)格模型的全參數(shù)化自動建立；
b、 實現(xiàn)了流-固-熱三場全自動多狀態(tài)雙向耦合分析計算
c、 對機翼設(shè)計，尤其是前期設(shè)計階段，實現(xiàn)了全參數(shù)化快速多方案精細(xì)對比分析，極大提升設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。
流-固-熱三場多狀態(tài)雙向耦合計算
展開 基于ansys的梁單元、實體單元徐變精細(xì)化分析（含各參數(shù)解釋） ￥25
徐變應(yīng)變可表達(dá)為：
其中， ?(t,τ)為徐變系數(shù)，需通過規(guī)范公式或?qū)嶒灁?shù)據(jù)擬合確定
Ansys程序中內(nèi)置金屬蠕變規(guī)律如下：
命令中詳細(xì)解釋了改公式的具體用法，以及參數(shù)意義。
二者除個別參數(shù)外形式具有異曲同工之妙，因此本案例給出用ansys精確分析混凝土徐變的方法，案例背景模擬了一個混凝土PK梁特定工況下的徐變發(fā)生過程。
案例文件中包含：
1. 00-ConcreteCreep-benchmark.mac【徐變標(biāo)定文件，開箱即用，可以用來和手算對比是否正確】
2. 01-ConcreteCreep-solid.mac【分輸入模塊的參數(shù)化徐變計算文件【詳細(xì)解釋了各參數(shù)取值】。只需要改文件和計算邊界荷載即可計算實體徐變。】
3. ansa文件，用來生成網(wǎng)格
4. .cdb文件，網(wǎng)格文件
5. excel轉(zhuǎn)apdl命令流文件，用來輸入徐變系數(shù)。
進(jìn)一步白話闡述一下：
1、什么是徐變？別看公式一大堆，理論一大推，簡單講就是：受力的結(jié)構(gòu)，啥邊界條件、荷載不變的情況下，結(jié)構(gòu)還是慢慢變形了。將這種慢慢變形的變形結(jié)果以及應(yīng)力重分配準(zhǔn)確分析出來就是徐變分析。機理一大堆，教科書上都比較詳盡，在此不做贅述，只講應(yīng)用，而且是拿到案例開箱即用。
白話闡述要點：
1、案例是ansys apdl（命令流）分析的，給出了全套參數(shù)化命令流，材料模型定義、材料參數(shù)定義、求解，拿過來可以直接運行。
2、機理是用了ansys中關(guān)于金屬蠕變的材料模型。（細(xì)想蠕變和徐變的現(xiàn)象，表征都是一樣的。至于機理，各有各的理論，但不影響材料模型使用。）
具體使用：
1、，先跑一遍，看看到底徐變是怎么個事兒。
展開 ANSYS燈具散熱殼穩(wěn)態(tài)熱分析-主分析文件
燈殼散熱，參數(shù)10顆燈珠，每顆燈珠設(shè)定50W完全用于發(fā)熱。
選用AL材料，對流系數(shù)是曲線值。在200℃及以上的熱導(dǎo)率是170W/m^2*K。
環(huán)境一：
設(shè)定環(huán)境溫度40℃，自然對流系數(shù)25W/m^2*℃。自然散熱面是去掉內(nèi)側(cè)面的所有外側(cè)面。
發(fā)熱量在10個小燈珠區(qū)域，總計設(shè)為500W。熱對流只設(shè)置在外表面。對流系數(shù)25W/m^2*℃。
劃分網(wǎng)格，求解最高溫度。
初始溫度Initial temperature溫度設(shè)為22℃或者40℃結(jié)果最高溫度是130℃。
按照氣體強制對流設(shè)置參數(shù)80W/m^2*℃，結(jié)果最高溫度在75℃。
強制對流，發(fā)熱功率20W，最高溫度54℃。
自然對流，發(fā)熱功率20W，最高溫度76℃。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
結(jié)構(gòu)二：
散熱貼緊面厚度從1.5mm增長到3慢慢厚，得出的計算結(jié)果。
最高溫度143℃（溫度增長13℃）。
設(shè)置氣體強制對流系數(shù)80W/m^2*℃，最高溫度為85℃。
展開 基于ANSYS WORKBENCH的結(jié)構(gòu)熱耦合分析之摩擦生熱案例（附：源文件和視頻教程）
目前，ANSYS Workbench 中還不能直接完成所有的直接耦合場分析，但Workbench提供了添加命令流的方法，可以幫助用戶完成此類耦合分析項目，對于熟悉APDL語言的使用者而言，可以融合Workbench平臺和APDL的優(yōu)勢完成數(shù)值分析。
本篇文章講解，如何在ANSYS WORBENCH環(huán)境通過插入命令流的方式來改變單元類型以完成結(jié)構(gòu)熱耦合分析（以兩個2D矩形塊摩擦生熱為例來進(jìn)行講解）
01
問題描述
在一個定塊上，有一個滑塊。在滑塊頂面上施加一垂直于表面指向定塊的10MPa的分布力系。現(xiàn)在滑塊在定塊表面上滑行3.75mm，欲求解因摩擦而產(chǎn)生的熱量，并計算滑塊和定塊內(nèi)部的溫度分布和應(yīng)力分布。
定塊的尺寸：寬5mm，高1.25mm，厚1mm
滑塊的尺寸：寬1.25mm，高1.5mm，厚1mm
02
問題分析
關(guān)鍵技術(shù)分析：
此問題屬于摩擦生熱，不能夠使用載荷傳遞法，而只能使用直接耦合法。這就是說，只能用一個耦合單元來計算摩擦生熱問題。
解決該問題的基本思路如下:
（1）使用瞬態(tài)結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析系統(tǒng)
（2）在該系統(tǒng)中更改單元為PLANE223，它是一個耦合單元，可以完成多種耦合分析，這里使用其結(jié)構(gòu)-熱分析功能。
（3）定義兩個載荷步，第一步將動塊移動到指定位置，第二步保持最終位置，以獲得平衡解。
（4）在求解設(shè)置中，關(guān)閉結(jié)構(gòu)分析的慣性部分，而只做靜力學(xué)結(jié)構(gòu)分析，但是對于熱分析仍舊做瞬態(tài)熱分析。
（5）由于使用了瞬態(tài)動力學(xué)分析，結(jié)果中默認(rèn)是沒有溫度可以直接從界面中得到的。需要自定義結(jié)果，提取溫度。
展開 ANSYS workbench 芯片瞬態(tài)熱分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)芯片的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)芯片瞬態(tài)熱分析步的建立
3、學(xué)習(xí)芯片瞬態(tài)熱分析的載荷施加
4、學(xué)習(xí)芯片瞬態(tài)熱的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 芯片瞬態(tài)熱分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
ANSYS APDL參數(shù)化有限元分析技術(shù) 附Ansys APDL 命令流手冊下載
APDL即ANSYS參數(shù)化設(shè)計語言（ANSYS Parametric Design Language），它是一種解釋性語言，可以利用參數(shù)創(chuàng)建模型，并自動實現(xiàn)分析任務(wù)。ANSYS的APDL實質(zhì)上是由類似于FORTRAN77的程序設(shè)計語言部分和1000多條ANSYS命令組成的。
圖1 ANSYS命令使用
圖2 ANSYS命令說明
APDL允許復(fù)雜的數(shù)據(jù)輸入，使用戶對任何設(shè)計或分析屬性有控制權(quán)（例如：幾何尺寸、材料、邊界條件和網(wǎng)格密度等），擴展了傳統(tǒng)有限元分析范圍以外的能力，并擴充了更高級運算（包括零件參數(shù)化建模、設(shè)計優(yōu)化等），為用戶控制復(fù)雜計算的過程提供了極大的方便。
從ANSYS命令的功能上講，它們分別對應(yīng)ANSYS分析過程中的建立幾何模型、劃分單元網(wǎng)格、材料定義、施加載荷、定義邊界條件、分析控制、執(zhí)行求解以及后處理計算結(jié)果等指令。利用APDL的程序語言與宏技術(shù)組織管理ANSYS的有限元分析命令，就可以實現(xiàn)參數(shù)化建模、參數(shù)化的網(wǎng)格劃分與控制、參數(shù)化的材料定義、參數(shù)化載荷和邊界條件定義、參數(shù)化的分析控制和求解以及參數(shù)化后處理結(jié)果的顯示，從而實現(xiàn)參數(shù)化有限元分析的全過程。
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展開 ansys 熱分析
因此在電源線外線尼龍內(nèi)側(cè)增加電輔熱，保證電源線大于-20℃。
本文通過仿真分析電線輔熱需要的電加熱功率。在-26℃環(huán)溫，主線不通電情況下，自然對流換熱系數(shù)為(5~10) W/(m2.K) (無外界通風(fēng)干擾)范圍內(nèi)電加熱最高溫度不超過80℃；銅芯最低溫度不低于-20℃。
本文包括以下內(nèi)容
1、穩(wěn)態(tài)計算需要的電加熱功率
2、瞬態(tài)計算斷電后溫度降低過程
3、瞬態(tài)計算靜置后溫度升高過程
圖1-1 升溫過程
圖1-2 放熱過程
圖1-3 穩(wěn)態(tài)
圖1-4 計算案例
二、計算過程
2.1 結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格
如圖2-1所示是電線加熱示意圖，整體處于1mm厚度的尼龍PA6保護(hù)下，主線有1.8mm絕緣層PVC保護(hù)，銅芯與絕緣層之間尚有距離，認(rèn)為是空氣。由于實際情況電加熱與主線會有接觸，因此模型設(shè)置也有部分接觸，如圖2-1所示。
材料參數(shù)見表1.
圖2-1 模型示意圖
圖2-2 網(wǎng)格
2.2 穩(wěn)態(tài)熱分析
首先輸入邊界條件，
圖2-3 steady-state thermal→insert→convection輸入自然對流換熱系數(shù)
圖2-4 首先輸入5W/(m^2.K)，環(huán)境溫度為-26℃
圖2-5 再輸入電加熱量64961W/m^3
圖2-6 結(jié)果處理，顯示溫度分布圖和熱流分布圖
圖2-7 最終狀態(tài)并點擊solve進(jìn)行計算
2.2 瞬態(tài)熱分析
靜置開啟電加熱初始溫度為-26℃
斷電后開啟電加熱初始溫度假設(shè)為30℃
首先是靜置開啟電加熱設(shè)置
圖2-8 設(shè)置初始溫度-26℃
圖2-9 設(shè)置計算時長為15000s
其余設(shè)置類似穩(wěn)態(tài)熱分析
圖2-10 設(shè)置最終結(jié)果圖
同樣的設(shè)置斷電后開啟電加熱，初始溫度為30℃。
展開 ANSYS穩(wěn)態(tài)熱分析
燈殼散熱，相同參數(shù)ANSYS計算。選用AL材料，對流系數(shù)是曲線值。而SW中熱導(dǎo)率是170W/m^2*K
發(fā)熱量在10個小燈珠區(qū)域，總計設(shè)為500W。熱對流只設(shè)置在外表面。對流系數(shù)25W/m^2*℃。
初始溫度Initial temperature溫度設(shè)為22℃結(jié)果，最高溫度是130℃。
初始溫度Initial temperature溫度設(shè)為40℃結(jié)果依然是最高溫度130℃。
SW中近似條件下，最高溫度122℃。熱量總數(shù)500W。
SW中近似條件下，最高溫度122℃。熱量按條目是50W。
基于ANSYS的波紋管波形參數(shù)對平面失穩(wěn)影響的分析
摘要：為了研究波紋管波形參數(shù)對波紋管平面失穩(wěn)的影響，使用ANSYS軟件建立了波紋管的有限元模型，對不同波形參數(shù)下的波紋管有限元模型進(jìn)行了模態(tài)分析與特征值屈曲分析。有限元計算結(jié)果表明，增加波紋管的壁厚和波距，或者減小波高，會使波紋管的固有頻率和屈曲載荷增加，因此在波紋管設(shè)計時，在滿足綜合性能情況下，可通過在一定范圍內(nèi)增加波紋管的壁厚和波距，或者減小波高的方法減少平面失穩(wěn)的發(fā)生；同時模態(tài)分析求出了波紋管的固有頻率和振型，可以避免在工程作業(yè)中，因為外界振動頻率與波紋管固有頻率相同而發(fā)生共振現(xiàn)象，致使波紋管發(fā)生平面失穩(wěn)，為工程設(shè)計提供有效參考。
關(guān)鍵詞：波紋管;ANSYS數(shù)值模擬;屈曲分析;模態(tài)分析;波形參數(shù);平面失穩(wěn);
0 引言
波紋管膨脹節(jié)是用于管道連接和補償裝置，是一種薄壁型殼體，廣泛用于航空航天、化工、船舶等領(lǐng)域，它在工作時可補償由于熱脹冷縮和壓力變化帶來的位移變化，同時還可以起到降噪、減震的作用。在工作中波紋管常會因為內(nèi)壓過大而產(chǎn)生平面失穩(wěn)，平面失穩(wěn)一般發(fā)生在長度與直徑之比較小的波紋管中，或者無加強型波紋管中，是指波紋所在的平面不再與波紋管的軸線保持垂直，一個或多個波紋出現(xiàn)傾斜或彎曲[1]。張慶等[2]提出用ANSYS有限元法對同時承受軸向、橫向和轉(zhuǎn)角位移載荷的波紋管進(jìn)行內(nèi)壓穩(wěn)定性分析。葉陳等[3]利用 ANSYS軟件對未發(fā)生位移的波紋管平面失穩(wěn)壓力進(jìn)行有限元分析。陳曄等[4]用ANSYS有限元軟件對U形無加強波紋管在不同平面失穩(wěn)工況下的應(yīng)力響應(yīng)進(jìn)行了計算。張道偉等[5]對波紋管在拉伸條件下的外壓穩(wěn)定性進(jìn)行了試驗研究和非線性有限元分析。但由于波紋管是薄壁結(jié)構(gòu)，形狀不規(guī)則，應(yīng)力也分布較復(fù)雜，導(dǎo)致波紋管性能受波形參數(shù)影響較大，而波紋參數(shù)對平面失穩(wěn)影響的研究也較少。
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