ansys穩(wěn)態(tài)分析案例的案例
ANSYS WORKBENCH 穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)分析案例
本案例主要介紹ANSYS Workbench18.0的穩(wěn)態(tài)熱分析模塊，計(jì)算實(shí)體模型的穩(wěn)態(tài)溫度分布及熱流密度。
學(xué)習(xí)目標(biāo)：
熟練掌握ANSYS Workbench18.0的建模方法及穩(wěn)態(tài)熱學(xué)分析的方法及過(guò)程。
題設(shè)案例：
圓柱形實(shí)體模型，實(shí)體一端面溫度為500℃，另一端面溫度是22℃，請(qǐng)用ANSYS Workbench分析計(jì)算內(nèi)部的溫度場(chǎng)云圖。
1、啟動(dòng)Workbench18.0并建立分析項(xiàng)目
選擇主界面“Toolbox（工具箱）”中的“Component Systems”—“Geometry（幾何）”命令，即可在“Project Schematic（項(xiàng)目管理區(qū)）”創(chuàng)建分析項(xiàng)目；
2、導(dǎo)入幾何模型
右擊Geometry，在彈出的快捷菜單中選擇“Import Geometry”—“Browse”命令，選擇需要打開的模型源文件，打開即可；
3、創(chuàng)建分析項(xiàng)目
選擇“Toolbox（工具箱）”—“Analysis Systems”命令中的“Steady-State Thermal（穩(wěn)態(tài)熱分析）”，并直接拖拽到項(xiàng)目欄的“Geometry”項(xiàng)中，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目數(shù)據(jù)共享。
4、添加材料庫(kù)
（1）雙擊項(xiàng)目B中B2欄的“Engineering Data”，進(jìn)入材料參數(shù)設(shè)置界面；
5、添加模型材料
（1）雙擊B4欄的“Model”項(xiàng)，進(jìn)入下圖所示的Mechanical界面。
展開 Ansys 案例研究 | 筆記本電腦穩(wěn)態(tài)熱分析
演示了對(duì)筆記本電腦進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析的流程。其中涵蓋了對(duì)流、溫度相關(guān)導(dǎo)熱系數(shù)、接觸熱導(dǎo)以及內(nèi)部熱源的使用方法。
ANSYS Workbench穩(wěn)態(tài)熱輻射分析案例
5、兩平面間的輻射熱傳遞與他們平面絕對(duì)溫度差的四次方成正比，因此，輻射分析是非線性的，需要迭代求解；
二、ANSYS中熱輻射的處理方法
1、ANSYS中關(guān)于輻射的重要假設(shè)
（1）ANSYS認(rèn)為輻射是平面現(xiàn)象，因此適合用不透明平面建模；
（2）ANSYS不直接計(jì)入平面反射率。考慮到效率，假設(shè)平面吸收率和發(fā)射率相等。因此，只有發(fā)射率特性需要在ANSYS輻射分析中定義。
（3）ANSYS不自動(dòng)計(jì)入發(fā)射率的方向特性，也不允許發(fā)射率定義隨波長(zhǎng)變化。發(fā)射率可以在某些單元中定義為溫度的函數(shù)。
（4）ANSYS中所有分隔輻射面的介質(zhì)在計(jì)算輻射能量交換時(shí)都看作是不參與輻射的能量交換（不吸收也不發(fā)射能量）。
2、ANSYS求解方法
ANSYS使用一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程求解多個(gè)平面輻射問(wèn)題，矩陣形式如下：
[K’]{T}={Q}
其中，[K’]是的T3函數(shù)。
生成多平面問(wèn)題系統(tǒng)的矩陣要比前面列出的簡(jiǎn)單因子近似方法復(fù)雜。輻射是高度非線性分析，需要使用牛頓-拉夫森迭代求解。
穩(wěn)態(tài)熱輻射分析案例
1.案例介紹
一個(gè)螺旋金屬棒內(nèi)側(cè)有個(gè)圓柱結(jié)構(gòu)，利用Workbench平臺(tái)中的APDL熱輻射命令，分析當(dāng)螺旋金屬棒有0.5w/m3的損耗密度時(shí)，整體結(jié)構(gòu)的熱分布。
2.啟動(dòng)Workbench并建立分析項(xiàng)目
（1）首先打開ANSYS Workbench 18.0程序。在項(xiàng)目工程管理窗口中建立如圖所示項(xiàng)目流程表。
（2）使用Geometry-DesignModeler建立模型,本案例模型較為簡(jiǎn)單建模主要采用拉伸和掃略操作，此處不再過(guò)多描述。
展開 ANSYS workbench 芯片穩(wěn)態(tài)散熱分析 ￥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(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)芯片的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)芯片穩(wěn)態(tài)散熱分析步的建立
3、學(xué)習(xí)芯片穩(wěn)態(tài)散熱分析的載荷施加
4、學(xué)習(xí)芯片穩(wěn)態(tài)散熱的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 芯片穩(wěn)態(tài)散熱分析分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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(duì)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(duì)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(gè)小燈珠區(qū)域，總計(jì)設(shè)為500W。熱對(duì)流只設(shè)置在外表面。對(duì)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(qiáng)制對(duì)流設(shè)置參數(shù)80W/m^2*℃，結(jié)果最高溫度在75℃。
強(qiáng)制對(duì)流，發(fā)熱功率20W，最高溫度54℃。
自然對(duì)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(zhǎng)到3慢慢厚，得出的計(jì)算結(jié)果。
最高溫度143℃（溫度增長(zhǎng)13℃）。
設(shè)置氣體強(qiáng)制對(duì)流系數(shù)80W/m^2*℃，最高溫度為85℃。
展開 ANSYS穩(wěn)態(tài)熱分析
燈殼散熱，相同參數(shù)ANSYS計(jì)算。選用AL材料，對(duì)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(gè)小燈珠區(qū)域，總計(jì)設(shè)為500W。熱對(duì)流只設(shè)置在外表面。對(duì)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。
ANSYS workbench 3D打印頭穩(wěn)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
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)3D打印頭三維模型的處理
2、學(xué)習(xí)穩(wěn)態(tài)熱分析步的建立
3、學(xué)習(xí)穩(wěn)態(tài)熱分析的邊界條件的施加
4、學(xué)習(xí)穩(wěn)態(tài)熱分析的載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 3D打印頭穩(wěn)態(tài)熱分析。
本案例完整提供了分析相關(guān)的所有分析文件。
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展開 ANSYS workbench杯子穩(wěn)態(tài)散熱分析 ￥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(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)杯子的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)杯子穩(wěn)態(tài)散熱分析步的建立
3、學(xué)習(xí)杯子穩(wěn)態(tài)散熱分析的載荷施加
4、學(xué)習(xí)杯子穩(wěn)態(tài)散熱的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 杯子穩(wěn)態(tài)散熱分析分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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展開 Ansys ACT案例----挖掘機(jī)斗桿、動(dòng)臂、鏟斗工作分析案例
，包含兩種動(dòng)臂工況，一種斗桿工況，兩種鏟斗工況，在這個(gè)案例中，一次只能分析一種工況，需要用戶在界面選擇。
ANSYS APDL斜拉橋精細(xì)化建模與仿真分析案例 ￥39.9
模型簡(jiǎn)介
圖1-1 Ansys斜拉橋全橋模型
圖1-2 恒載位移情況（mm）
圖1-3 索力提取（N）
本案例提供了一套基于ANSYS APDL的斜拉橋全參數(shù)化建模與仿真分析解決方案，涵蓋主梁、索塔及斜拉索的模擬，適用于橋梁工程領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)分析、索力優(yōu)化及二次開發(fā)需求。模型采用經(jīng)典單元類型（Beam188、Link180），跨徑布置為100m+220m+100m，包含完整的命令流文件（.mac）與模型數(shù)據(jù)庫(kù)文件（.cdb），用戶可直接運(yùn)行或基于現(xiàn)有框架快速擴(kuò)展功能。
1.2. 核心內(nèi)容與文件說(shuō)明
1.2.1. 模型文件
stayedCableBridge.cdb：已生成的有限元模型數(shù)據(jù)庫(kù)，包含幾何、單元、材料及邊界條件定義，可直接導(dǎo)入ANSYS進(jìn)行求解或后處理。【也可以直接接入到命令界面進(jìn)行修改】
Stayed Cable Bridge.mac：模型分析的APDL命令流腳本，含求解及后處理等關(guān)鍵步驟包括。
1.2.2. 模型特點(diǎn)
單元類型科學(xué)選擇：
Beam188：適用于主梁與索塔的彎曲-剪切耦合分析，支持自定義截面形狀；
Link180：模擬斜拉索的索-梁/塔錨固行為，可通過(guò)初應(yīng)變法實(shí)現(xiàn)索力精準(zhǔn)控制。
可通過(guò)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的修改進(jìn)行：
參數(shù)化設(shè)計(jì)：跨徑、塔高、索面布置等關(guān)鍵參數(shù)可快速修改，適應(yīng)不同橋型需求。
非線性兼容性：支持幾何非線性分析（如大位移、索松弛），為復(fù)雜工況提供可靠依據(jù)。
案例優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用場(chǎng)景
1.2.3.
展開 ANSYS自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)及案例分析（附完整模型分析命令流）
ANSYS通過(guò)能量誤差估計(jì)來(lái)評(píng)估網(wǎng)格密度是否充足，如網(wǎng)格不夠細(xì)，程序可以自動(dòng)細(xì)化網(wǎng)格以減少誤差。這一自動(dòng)估計(jì)網(wǎng)格劃分誤差并細(xì)化網(wǎng)格的過(guò)程稱為”自適應(yīng)網(wǎng)格劃分“。通過(guò)自適應(yīng)網(wǎng)格劃分技術(shù)可以獲得較好的應(yīng)力分布。
自適應(yīng)網(wǎng)格劃分僅適用于單元plane2/25/42/82/83,solid45/64/73/92/95,shell43/63/93及部分熱單元。分析類型僅適用于線性靜力學(xué)結(jié)構(gòu)分析和線性穩(wěn)態(tài)熱分析。
自適應(yīng)網(wǎng)格劃分的基本過(guò)程通過(guò)一個(gè)案例說(shuō)明。
02 具有多孔和凹域的板拉伸案例
針對(duì)如下具有多孔和凹域的板，采用plane42單元，首先設(shè)置KSEIZE=10來(lái)設(shè)置自適應(yīng)網(wǎng)格前的網(wǎng)格尺寸，其后按自適應(yīng)網(wǎng)格劃分技術(shù)對(duì)網(wǎng)格再劃分。設(shè)置ADAPT,10,6，其中10表示迭代次數(shù)最大為10。6表示能力誤差不超過(guò)6%。具體的ADAPT命令說(shuō)明如圖。
一般的自適應(yīng)網(wǎng)格劃分的能量模誤差百分比小于5時(shí)，計(jì)算較為可靠，可以看到下圖給出Von Mises Stress，無(wú)網(wǎng)格自適應(yīng)的應(yīng)力結(jié)果有明顯的不連續(xù)和突變的過(guò)程。但注意，凹角點(diǎn)為應(yīng)力奇異點(diǎn)，在彈性范圍內(nèi)其數(shù)值無(wú)法通過(guò)有限元方法求得。
Von Mises Stress：無(wú)網(wǎng)格自適應(yīng)（左），有網(wǎng)格自適應(yīng)（右）
ADAPT命令解釋
03 完整模型分析命令流
!多孔板自適應(yīng)網(wǎng)格劃分-PLANE42
finish
/clear
/prep7
blc4,,,450,350
blc4,200,250,100,100 !創(chuàng)建兩個(gè)矩形面
cyl4,,,100
cyl4,335,95,55 !
展開 
ansys apdl 模態(tài)分析詳解與案例 ￥5
模態(tài)分析介紹與案例（附帶完整建模及前后處理命令流）。模態(tài)分析的本質(zhì)就是研究系統(tǒng)的自由振動(dòng)特性，確定一個(gè)結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型。而固有頻率和振型是承受動(dòng)態(tài)載荷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，所以，模態(tài)分可以作為其它動(dòng)力學(xué)分析問(wèn)題的起點(diǎn)。ansys的模態(tài)分析是線性分析，任何非線性特性，例如塑性，接觸單元等，即使定義了也將被忽略。
?它的主要用途：
（1）避免共振或使結(jié)構(gòu)以特定頻率進(jìn)行振動(dòng)(例如橋梁設(shè)計(jì))，
（2）認(rèn)識(shí)到結(jié)構(gòu)對(duì)于不同類型的動(dòng)力載荷是如何響應(yīng)的，
（3）有助于在其它動(dòng)力分析中估算求解控制參數(shù)(如時(shí)間步長(zhǎng))等
模態(tài)分析步驟雖然相較簡(jiǎn)單，但其對(duì)結(jié)構(gòu)的NVH特性分析尤為重要，下面通過(guò)兩個(gè)案例詳細(xì)介紹模態(tài)分析的專屬名詞及分析方法。
案例1--均勻直桿的固有頻率分析
命令流：
/clear
/prep7
et,1,solid186
mp,ex,1,2e11
mp,prxy,1,0.3
mp,dens,1,7800
block,0,0.01,0,0.01,0,0.1
lesize,1,,,3
lesize,2,,,3
lesize,9,,,15
mshape,0
mshkey,1
vmesh,1
finish
!
展開 ANSYS workbench過(guò)盈配合分析案例 ￥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(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)三維模型的繪制
2、學(xué)習(xí)過(guò)盈配合分析相關(guān)的材料參數(shù)設(shè)置
3、學(xué)習(xí)靜力學(xué)分析步的建立
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench過(guò)盈配合分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
?
ansys apdl 動(dòng)力學(xué)分析案例 ￥5
凸輪從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)分析（附帶完整建模、計(jì)算、前后處理腳本命令）。
一 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析（凸輪從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)）
一對(duì)心直動(dòng)尖底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，從動(dòng)件位移s隨時(shí)間的變化，模型示意圖如圖所示。
1.選擇單元和材料屬性：
/clear,start
!清除內(nèi)容并從新開始
/prep7
!進(jìn)入前處理
!=====單元＆材料======
et,1,plane42
!平面單元42
et,2,solid95
!實(shí)體單元95
mp,ex,1,2e11
!材料1的彈性模量
mp,prxy,1,0.3
!材料1的泊松比
mp,dens,1,7800
!材料1的密度
選擇這兩個(gè)單元的原因：
展開 Ansys 案例研究 | 電路板的模態(tài)分析
案例描述
在電子產(chǎn)品的振動(dòng)與可靠性設(shè)計(jì)中，PCB 的模態(tài)分析至關(guān)重要。它用于確定電路板的固有頻率和振型，從而預(yù)測(cè)其在動(dòng)態(tài)載荷下是否會(huì)發(fā)生共振，導(dǎo)致焊點(diǎn)失效、元件開裂或信號(hào)異常。本次將使用一塊電路板的模型來(lái)演示電路板的自然頻率/模態(tài)的提取過(guò)程，通過(guò)這一標(biāo)準(zhǔn)流程，可以明確識(shí)別出板上的脆弱區(qū)域，并為優(yōu)化布局、增加剛度或規(guī)避外部激勵(lì)頻率提供定量的工程依據(jù)。
分析目標(biāo)
本案例旨在通過(guò)規(guī)范的有限元分析流程，對(duì)一塊航空電子設(shè)備電路盒進(jìn)行模態(tài)仿真，達(dá)成以下具體工程目標(biāo)：
獲取動(dòng)態(tài)特性參數(shù)：精確提取該 PCB 在既定約束條件下的前6階固有頻率（Natural Frequencies）及其對(duì)應(yīng)的振型（Mode Shapes）。
識(shí)別共振風(fēng)險(xiǎn)：通過(guò)模態(tài)結(jié)果，明確 PCB 的敏感頻率區(qū)間，為評(píng)估其與外部環(huán)境振動(dòng)（如風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)）發(fā)生共振的可能性提供直接依據(jù)。
定位機(jī)械薄弱點(diǎn)：可視化分析各階振型，識(shí)別在振動(dòng)中位移最大或應(yīng)變能集中的區(qū)域（通常為大型器件、板邊或懸空部位），這些位置是潛在的焊點(diǎn)疲勞與元件損壞風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。
建立優(yōu)化基準(zhǔn)：為后續(xù)的設(shè)計(jì)改進(jìn)（如增加支撐、改變固定點(diǎn)、調(diào)整布局）提供可量化的對(duì)比基準(zhǔn)，目標(biāo)是提升 PCB 的首階固有頻率，避開關(guān)鍵激勵(lì)頻帶。
分析步驟
1.打開 Ansys Workbench, 創(chuàng)建一個(gè) "模態(tài)分析"系統(tǒng)
2.定義材料屬性，包括碳化硅、PVC 等
3.導(dǎo)入航空電子設(shè)備電路盒的幾何圖形，如下圖所示
帶有航空電子設(shè)備外殼的電子電路板
4.將材料分配到幾何體上（默認(rèn)材質(zhì)為結(jié)構(gòu)鋼）。
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