搜索Ansys瞬態(tài)熱分析步驟
2017-03-03 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
瞬態(tài)熱分析用于計算一個系統(tǒng)的隨時間變化的溫度及其它熱參數(shù)。在工程上一般用瞬態(tài)熱分析計算溫度場,并將之作為熱載荷進行應力分析。
瞬態(tài)熱分析的基本步驟與穩(wěn)態(tài)熱分析類似,瞬態(tài)熱分析中使用的單元與穩(wěn)態(tài)熱分析相同,主要的區(qū)別是瞬態(tài)分析中的載荷是隨時間變化的。為了表達隨時間變化的載荷,首先必須將載荷-時間曲線分為載荷步。載荷-時間曲線中的每一個拐點為一個載荷步。對于每一個載荷步,必須定義載荷值及時間值,同時必須選擇載荷步為漸變或階躍。
ANSYS瞬態(tài)熱分析的主要步驟為1.建模;2.加載求解;3.后處理。
獲得瞬態(tài)熱分析的初始條件
1)定義均勻的溫度場(Uniform Temperature);如果不在對話框中輸入數(shù)據(jù)則默認為參考溫度,參考溫度的默認值認為零,但可通過如下方法設定參考溫度(Reference Temperature)。初始均勻溫度僅對分析的第一個子步有效,而設定節(jié)點溫度將保持貫穿整個瞬態(tài)分析過程,除非通過下列方法刪除此約束。
2)設定非均勻的初始溫度,瞬態(tài)熱分析中,節(jié)點溫度可以設定為不同的值(Solution> Loads>Aplly>Initial Condir’n>Define)。
如果初始溫度場是不均勻的且又是未知的,就必須首先作穩(wěn)態(tài)熱分析確定初始條件:
l 設定載荷(已知的溫度、熱對流等)
l 將時間積分設置為OFF(Load Step Opts-Time/Frequenc>Time Integration)
l 設定一個只有一個子步的,時間很小的載荷步(Load Step Opts>Time/Frequenc>Time and Substps)
l 寫入載荷文件(Load>Write LS File)或先求解(Solution >Solve>Current LS)
(3)設定載荷步選項
1)普通選項
時間:本選項設定每一載荷步結束時的時間(Load Step Opts>Time/ Frequenc>Time and Substps)
每個載荷步的載荷子步數(shù),或時間增量;對于非線性分析,每個載荷步需要多個載荷子步。根據(jù)線性傳導熱傳遞,可以按如下公式估計初始時間步長:ITS=δ2/4α。其中,δ為熱流方向熱梯度最大處的單元的長度;α為導溫系數(shù),它等于導熱系數(shù)除以密度與比熱的乘積(α=k/ρc)(Load Step Opts>Time/ Frequenc>Time and Substps)
2) 非線性選項
迭代次數(shù):每個子步默認的次數(shù)為25,這對大多數(shù)非線性熱分析已經(jīng)足夠了。(Load Step Opts-Nolinear>Equilibrium Iter)
自動時間步長:本選項為ON時,在求解過程中將自動調整時間步長。(Load Step Opts >Time/ Frequenc>Time and Substps)
時間積分積累:如果將此選項設定為OFF,進行穩(wěn)態(tài)熱分析。(Load Step Opts>Time/ Frequenc>Time Integration)
3) 輸出選項
控制打印輸出:本選項可將任何結果數(shù)據(jù)輸出到*.out文件中。
(Load Step Opts-Output Ctrls>Solu Printout)
控制結果文件:控制*.rth內容。
(Load Step Opts-Output Ctrls>DB/Results File)
3.后處理(Ansys提供兩種后處理方式)
POST1(General Postproc)
POST26(TimeHist Postproc)
(1)用POST1進行后處理
1)進入POST1后,可以讀出某一時間的結果(General>Read Results>By Time/Freq)。如果設定的時間點不在任何一個子步的時間點上,ANSYS會進行線性插值。
2)此外還可以讀出某一載荷的結果(General>Read Results>By Load Step)然后就可以采用與穩(wěn)態(tài)熱分析類似的方法,對結果進行彩色云圖顯示、矢量圖顯示、打印列表等后處理。
(2)用POST26進行后處理
1)首先要定義變量(TimeHist Postproc>Define Variables)
2)然后就可以繪制這些變量隨時間變化的曲線了(TimeHist Postproc>Graph Variables)或列表輸出(TimeHist Postproc>List Variables)
ANSYS熱分析最強大的功能之一就是可以分析相變問題,例如凝固或熔化等,含有相變問題的熱分析是一個非線性的瞬態(tài)的問題:
(1) 相變問題需要考慮熔融潛熱,即在相變過程吸收或釋放的熱量。ANSYS通過定義材料隨溫度的焓來考慮熔融潛熱。
(2) 求解相變問題,應當設定足夠小的時間步長,并將自動時間步長設置為ON
(3) 選用低階的熱單元,例如PLANE55或SOLID70。如果必須選用高階單元,請將單元選項KEYOPT(1)設置為1:(Preprocess>Element Type>Add/Edit/Delete >Options>Specific heat matrix>Diagonalized)
(4) 在設定瞬態(tài)積分參數(shù)時,請將THETA值設置為1(默認為0.5)(Solution>Load and Step Opts>Time/Frequenc>Time intergration>THETA)
(5) 線性搜索將有助于加速相變問題的求解(Solution>Load and Step Opts> Nonlinear>Line Search)
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