高級(jí)分析技術(shù)耦合場(chǎng)

耦合場(chǎng)分析第13

章本章簡(jiǎn)單討論如何進(jìn)行熱-應(yīng)力分析。有兩重目的：如何在應(yīng)力分析中施加熱荷載。介紹耦合場(chǎng)分析。第13章–耦合場(chǎng)分析概述熱應(yīng)力產(chǎn)生結(jié)構(gòu)受熱或變冷時(shí)，由于熱脹冷縮產(chǎn)生變形。若變形受到某些限制—如位移約束或相反的壓力—?jiǎng)t在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生熱應(yīng)力。產(chǎn)生熱應(yīng)力的另一個(gè)原因，是由于材料不同而形成的不均勻變形（如，不同的熱膨脹系數(shù)）。由約束產(chǎn)生熱應(yīng)力由不同材料產(chǎn)生熱應(yīng)力第13章–耦合場(chǎng)分析…概述在ANSYS

中求解熱-應(yīng)力問(wèn)題有兩種方法。這兩種方法各有所長(zhǎng)。順序耦合傳統(tǒng)方法是使用兩種單元類型，將熱分析的結(jié)果作為結(jié)構(gòu)的溫度荷載。+當(dāng)熱瞬態(tài)分析時(shí)間點(diǎn)很多，但結(jié)構(gòu)時(shí)間點(diǎn)很少時(shí)效率較高。+很容易用輸入文件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)處理。直接耦合+比較新的方法，用一種單元類型就能求解兩種物理場(chǎng)問(wèn)題。+熱和結(jié)構(gòu)之間可實(shí)現(xiàn)真正的耦合。在某些分析中可能耗費(fèi)過(guò)多開銷。第13章–耦合場(chǎng)分析…概述順序耦合方法涉及兩種分析：1.

先作穩(wěn)態(tài)（或瞬態(tài)）熱分析。建立熱單元模型。施加熱荷載。求解并檢查結(jié)果。2.

然后作靜力結(jié)構(gòu)分析。把單元類型轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)單元。定義包括熱膨脹系數(shù)在內(nèi)的結(jié)構(gòu)材料特性。施加包括從熱分析得到的溫度在內(nèi)的結(jié)構(gòu)荷載。求解并檢查結(jié)果。熱分析結(jié)構(gòu)分析jobname.rthjobname.rst溫度第13章–耦合場(chǎng)分析順序耦合方法熱分析–

該過(guò)程在第11

章中描述。結(jié)構(gòu)分析進(jìn)入前處理，把熱單元類型轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)單元。Main

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Preprocessor

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Elem

Type或用ETCHG

命令注意：轉(zhuǎn)換單元類型時(shí)，所有單元選項(xiàng)重新設(shè)置回原來(lái)缺省狀態(tài)。例如，若用戶在熱分析中使用的2-D軸對(duì)稱單元，則需要在轉(zhuǎn)換后重新指定軸對(duì)稱選項(xiàng)，因此，一定要確保設(shè)置正確的單元選項(xiàng)：Main

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[Options]或用ETLIST

和KEYOPT

命令第13章–耦合場(chǎng)分析…順序耦合方法定義結(jié)構(gòu)的材料性質(zhì)(EX等)，包括熱膨脹系數(shù)(ALPX)(若使用的是

ANSYS

提供的材料庫(kù)，材料的熱特性和結(jié)構(gòu)特性均已定義，該項(xiàng)可以省略).注意：如果沒(méi)有定義ALPX，或?qū)⒃擁?xiàng)設(shè)置為零，則不計(jì)算熱應(yīng)變?？梢杂迷擁?xiàng)技巧“關(guān)閉”溫度的影響。指定靜力分析類型，這一步只在熱分析是瞬態(tài)分析時(shí)用。MainMenu>Solution>Analysis

Type>New

Analysis或用ANTYPE

命令第13章–耦合場(chǎng)分析…順序耦合方法施加結(jié)構(gòu)荷載，而把溫度作為荷載的一部分。Main

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Solution

>

Define

Loads

>

Apply

>

Structural>

Temperature

>From

Therm

Analy或用LDREAD

命令。求解。觀察應(yīng)力結(jié)果。第13章–耦合場(chǎng)分析…順序耦合方法直接耦合方法，通常只涉及用耦合單元的分析，單元必須包括熱、結(jié)構(gòu)的自由度。首先用以下耦合單元之一建立模型并劃分網(wǎng)格。PLANE13(平面實(shí)體單元)。SOLID5(六面體單元)。SOLID98(四面體單元)。在模型上施加結(jié)構(gòu)荷載、熱荷載及約束。求解并查看熱和結(jié)構(gòu)結(jié)果。Combined熱分析結(jié)構(gòu)分析jobname.rst第13章–耦合場(chǎng)分析直接耦合方法順序方法對(duì)非高度非線性耦合情況，順序方法更有效、靈活，因?yàn)樗梢元?dú)立執(zhí)行兩種分析。在順序方法熱-應(yīng)力分析中，例如，在非線性瞬態(tài)分析之后可以緊接著進(jìn)行線性靜力分析，然后可以把熱分析中任意荷載步或時(shí)間點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)溫度作為應(yīng)力分析的荷載。直接方法對(duì)耦合場(chǎng)是高度非線性情況，直接方法更好，并且該方法用耦合公式單一求解時(shí)是最好的。直接耦合的例子，包括壓電分析，有流體流動(dòng)的共軛傳熱分析及電

路電磁分析。第13章–耦合場(chǎng)分析順序耦合方法與直接耦合方法比較請(qǐng)參考