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工作两年觉得知识不够用,又回到校园了, 好快,又毕业了。
LOFTER精选
重新进入前处理，将热单元转换为相应的结构单元，表7-1是热单元与结构单元的对应表。可以使用菜单进行转换：
Main Menu&Preprocessor&Element Type&Switch Element Type，选择Thermal to Structual。
但要注意设定相应的单元选项。例如热单元的轴对称不能自动转换到结构单元中，需要手工设置一下。在命令流中，可将原热单元的编号重新定义为结构单元，并设置相应的单元选项。
设置结构分析中的材料属性（包括热膨胀系数）以及前处理细节，如节点耦合、约束方程等。
读入热分析中的节点温度，
GUI：Solution&Load Apply&Temperature&From Thermal Analysis。输入或选择热分析的结果文件名*.rth。如果热分析是瞬态的，则还需要输入热梯度最大时的时间点或载荷步。节点温度是作为体载荷施加的，可通过Utility Menu&List&Load&Body Load&On all nodes列表输出。
设置参考温度，Main Menu&Solution&Load Setting&Reference Temp。
进行求解、后处理。
7.3间接法热应力分析实例
7.3.1　问题描述
图7-1冷却栅示意图
热流体在代有冷却栅的管道里流动，如图为其轴对称截面图。管道及冷却栅的材料均为不锈钢，导热系数为1.25Btu/hr-in-oF，弹性模量为28E6lb/in2泊松比为0.3。管内压力为1000 lb/in2，管内流体温度为450 oF，对流系数为1 Btu/hr-in2-oF,外界流体温度为70 oF，对流系数为0.25 Btu/hr-in2-oF。求温度及应力分布。
7.3.2　菜单操作过程
7.3.2.1设置分析标题
1、选择“Utility Menu&File&Change Title”，输入Indirect thermal-stress Analysis of a cooling fin。
2、选择“Utility Menu&File&Change Filename”，输入PIPE_FIN。
7.3.2.2进入热分析，定义热单元和热材料属性
1、选择“Main Menu&Preprocessor&Element Type&Add/Edit/Delete”，选择PLANE55，设定单元选项为轴对称。
2、设定导热系数：选择“Main Menu&Preprocessor&Material Porps&Material Models”，点击Thermal，Conductivity，Isotropic，输入1.25。
7.3.2.3创建模型
1、创建八个关键点，选择“Main Menu&Preprocessor&Creat&Keypoints&On Active CS”，关键点的坐标如下：
2、组成三个面：选择“Main Menu&Preprocessor&Creat&Area&Arbitrary&Throuth Kps”，由1,2,5,8组成面1；由2,3,4,5组成面2；由8,5,6,7组成面3。
3、设定单元尺寸，并划分网格：“Main Menu&Preprocessor&Meshtool”，设定global size为0.125，选择AREA，Mapped，Mesh，点击Pick all。
7.3.2.4施加荷载
1、选择“Utility Menu&Select&Entities&Nodes&By location&X coordinates，From Full”，输入5，点击OK，选择管内壁节点；
2、在管内壁节点上施加对流边界条件：选择“Main Menu&Solution&Apply&Convection&On nodes”，点击Pick，all，输入对流换热系数1，流体环境温度 450。
3、选择“Utility Menu&Select&Entities&Nodes&By location&X coordinates，From Full”，
输入6,12，点击Apply；
4、选择“Utility Menu&Select&Entities&Nodes&By location&Y coordinates，Reselect”，输入0.25,1，点击Apply；
5、选择“Utility Menu&Select&Entities&Nodes&By location&Y coordinates，Also select”，输入12，点击OK；
6、在管外边界上施加对流边界条件：选择“Main Menu&Solution&Apply&Convection&On nodes”，点击Pick，all，输入对流换热系数0.25，流体环境温度70。
7.3.2.5求解
1、选择“Utility Menu&Select&Select Everything”。
2、选择“Main Menu&Solution&Solve Current LS”。
7.3.2.6后处理
1、显示温度分布：选择“Main Menu&General Postproc&Plot Result&Nodal Solution&
Temperature”。
7.3.2.7重新进入前处理，改变单元，定义结构材料
1、选择“Main Menu&Preprocessor&Element Type&Switch Elem Type”,选择Thermal to Structure。
2、选择“Main Menu&Preprocessor&Element Type&Add/Edit/Delete”，点击Option，将结构单元设置为轴对称。
3、选择“Main Menu&Preprocessor&Material Porps&Material Models”，输入材料的EX为28E6，PRXY为0.3，ALPX为0.9E-5。
7.3.2.8定义对称边界条件
1、选择“Utility Menu&Select&Entities&Nodes&By location&Y coordinates，From Full”，
输入0，点击Apply；
2、选择“Utility Menu&Select&Entities&Nodes&By location&Y coordinates，Also select”，输入1，点击Apply；
3、选择“Main Menu&Solution&Apply&Displacement&Symmetry B.C. On Nodes”，点击Pick All，选择Y axis，点击OK；
7.3.2.8施加管内壁压力
1、选择“Utility Menu&Select&Entities&Nodes&By location&X coordinates，From Full”，
输入5，点击OK；
2、选择“Main Menu&Solution&Apply&Pressure&On nodes”，点击Pick All，输入1000。
7.3.2.9设置参考温度
1、选择“Utility Menu&Select&Select Everything”。
2、选择“Main Menu&Solution&-Loads-Setting&Reference Temp”输入70。
7.3.2.10读入热分析结果
1、选择“Main Menu&Solution&Apply&Temperature&From Thermal Analysis&”，选择PIPE_FIN.rth。
7.3.2.11求解
选择“Main Menu&Solution&Solve Current LS”。
7.3.2.12后处理
选择“Main Menu&General Postpro&Plot Result&Nodal Solution&Stress&Von Mises”。
显示等效应力。
7.3.3　等效的命令流方法
/filename,pipe_fin
/TITLE,Thermal-Stress Analysis of a cooling fin
/prep7!进入前处理
et,1,plane55!定义热单元
keyopt,1,3,1!定义轴对称
mp,kxx,1,1.25!定义导热系数
k,1,5!建模
k,4,12,0.25
k,5,6,0.25
k,8,5,0.25
esize,0.125!定义网格尺寸
amesh,all!划分网格
/solu!热分析求解
nsel,s,loc,x,5!选择内表面节点
sf,all,conv,1,450!施加对流边界条件
nsel,s,loc,x,6,12!选择外表面节点
nsel,r,loc,y,0.25,1
nsel,a,loc,x,12
sf,all,conv,0.25,70!施加对流边界条件
/pse,conv,hcoef,1
solve!求解生成PIPE_FIN.rth文件
plnsol,temp!得到温度场分布
/prep7 !重新进入前处理
etchg,tts!将热单元转换为结构单元
keyopt,1,3,1!定义轴对称特性
mp,ex,1,28e6!定义弹性模量
mp,nuxy,1,0.3!定义泊松比
mp,alpx,1,0.9e-5!定义热膨胀系数
/solu!进入结构分析求解
nsel,s,loc,y,0!选择对称边界
nsel,a,loc,y,1
dsym,symm,y!定义对称条件
nsel,s,loc,x,5!选择内表面
sf,all,pres,1000!施加压力边界条件
/pbc,all,1
/psf,pres,,1
tref,70!设定参考温度
ldread,temp,,,,,,rth!读入PIPE_FIN.rth节点温度
/pbc,all,0
/psf,pres,,0分布
/pbf,temp,,1
solve!求解
/post1,plnsol,s,eqv!得到等效应力
7.4直接法热应力分析实例
7.4.1　问题描述
两个同心圆管之间有一个小间隙，内管中突然流入一种热流体，求经过3分钟后外管表面的温度。已知条件:
管材弹性模量：2E11N/m2
热膨胀系数：5E-41/ oF
泊松比：0.3
导热系数：10W/m.oC
密度：7880Kg/m3
比热：500J/Kg.oC
外管外半径：0.131 m
外管内半径：0.121 m
内管外半径：0.12m
内管内半径：0.11m
流体温度：300oC
流体与内管内壁对流系数：300W/m2.oC
内、外管接触热导：0.1W/oC
7.4.2　命令流方法
/filename,contact_thermal
/title,contact_thermal example
et,1,13,4,,1! 选择直接耦合单元PLANE13，单元自由度为ux,uy,temp
! 定义为轴对称
et,2,48! 定义结构接触单元
keyopt,2,1,1! 设定接触单元的相应选项
keyopt,2,2,1
keyopt,2,7,1
r,2,2e11,0,0.0001,,,0.1! 定义接触单元实常数
mp,ex,1,2e11! 定义管材结构及热属性
mp,alpx,1,5e-5
mp,kxx,1,10
mp,dens,1,7880
mp,c,1,500
rect,0.11,0.12,0,0.02! 建模
rect,0.121,0.131,0,0.02
nsel,s,loc,x,0.11! 将内管内壁的X方向位移及温度耦合
cp,1,ux,all
cp,2,temp,all
nsel,s,loc,x,0.12! 将内管外壁的X方向位移及温度耦合
cp,3,ux,all
cp,4,temp,all
nsel,s.loc,x,0.121! 将外管内壁的X方向位移及温度耦合
cp,5,ux,all
cp,6,temp,all
nsel,s,loc,x,0.131! 将外管外壁的X方向位移及温度耦合
cp,7,ux,all
cp,8,temp,all
nsel,s,loc,y,0.02! 将内管顶部节点的Y方向位移及温度耦合
nsel,r,loc,x,0,0.12
cp,9,uy,all
nsel,s,loc,y,0.02! 将外管顶部节点的Y方向位移及温度耦合
nsel,r,loc,x,0.121,0.131
cp,10,uy,all
nsel,s,loc,x,0.12! 创建接触单元
cm,cont,node
nsel,s,loc,x,0.121
cm,targ,node
gcgen,cont,targ,3
antype,trans! 瞬态分析
tunif,20! 初始平均温度
tref,20! 参考温度
sfl,4,conv,300,,300! 内管内壁对流边界
sfl,6,conv,10,,20! 外管外壁对流边界
nsel,s,loc,y,0! 约束所有底边单元的Y向位移
d,all,uy,0
time,180! 载荷步时间
deltime,10,5,15! 定义时间步长
outres,all,all
autots,on! 自动时间步长
solve! 求解
plnsol,temp! 显示温度分布
plnsol,s,eqv! 显示等效应力
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历史上的今天
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当一个结构加热或冷却时，会发生膨胀或收缩。如果结构各部分之间膨胀收缩程度不同，和结构的膨胀、收缩受到限制，就会产生热应力。
7.1热应力分析的分类
ANSYS提供三种进行热应力分析的方法：
在结构应力分析中直接定义节点的温度。如果所以节点的温度已知，则可以通过命令直接定义节点温度。节点温度在应力分析中作为体载荷，而不是节点自由度
间接法。首先进行热分析，然后将求得的节点温度作为体载荷施加在结构应力分析中。
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热应力耦合分析|a​n​s​y​s​热​力​耦​合
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请教ANSYS热应力方面的问题：所模拟出的热应力出现振荡的现象。谢谢！
我利用ANSYS模拟钢板冷却过程的热应力时，采用间接法，即先模拟温度场而后模拟应力场，但是所计算处的热应力却出现振荡的现象，请问您遇到过类似的情况吗？虽然已经重新划分了网格、重设了时间步长，但仍然出现振荡的现象。请问您有什么好的建议吗？谢谢！
祝您天天开心！
: Originally posted by
csu? 谢谢您对本问题的关注。请问csu代表什么意思？谢谢！ CSU=中南大学？ 不了解你的具体模型，很难帮你分析，建议：
1&&检查一下各应力点的温度和温度梯度的变化曲线，看是否也有震荡现象；
2&&检查一下材料属性，包括对流换热系数。如果你是定义为随温度变化的材料属性，需要保证定义材料属性的温度范围大于结构的温度范围，以及确保数据正确。
3&&试试改用热 - 结构耦合单元，可以直接计算出温度和应力。 谢谢您的帮助。非常感谢！
不好意思，我是初次使用本论坛，请问我怎么才能把金币给您，谢谢！ : Originally posted by htbbzzg at
不了解你的具体模型，很难帮你分析，建议：
1&&检查一下各应力点的温度和温度梯度的变化曲线，看是否也有震荡现象；
2&&检查一下材料属性，包括对流换热系数。如果你是定义为随温度变化的材料属性，需要保证定义材 ... 您好。我的模型如下：
KEYW,PR_THERM,1& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&&
/PREP7& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&&
ET,1,PLANE55& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&&
MP,DENS,1,7840& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
MPTEMP,,100,200,300,400,500& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&&
MPDATA,C,1,,481,508,530,560,605& && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
MPTEMP,,600,700,800,900& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
MPDATA,C,1,,680,824,& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
MPTEMP,,,,,,,,& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
MPTEMP,,100,200,300,400,500,600& && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
MPTEMP,,700,800,900& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
MPDATA,KXX,1,,42.95,41.02,38.23,35.74,33.20,30.81& && && && && && && && && && && && && &
MPDATA,KXX,1,,29.39,38.28,25.39& && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
RECTNG,0,2.5,0,0.032& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
/PNUM,LINE,1& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&&
LESIZE,1,,,200& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
LESIZE,3,,,200& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
LESIZE,2,,,8& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
LESIZE,4,,,8& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
APLOT& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
MSHAPE,0,2D& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
MSHKEY,1& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
AMESH,1& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
/TITLE,ELEMENTS IN MODEL& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&&
ALLSEL& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&&
FINISH& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&&
/SOLU& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
ANTYPE,TRANS& &
TRNOPT,FULL
& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
TIMINT,ON& &
DELTIM,0.01
CNVTOL,TEMP,,,2,,
OUTPR,BASIC,ALL
OUTRES,ALL,ALL
THOPT,FULL,0.05,64
EQSLV,PCGOUT
PRECISION,0
& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&&
BFUNIF,TEMP,800& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
LSEL,S,LINE,,1,3,2& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&&
NSLL,S,1& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
SF,ALL,CONV,2000,20& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
LSEL,S,LINE,,2,4,2& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&&
NSLL,S,1& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
SF,ALL,CONV,500,20
TOFFST,273
ALLSEL,ALL
FINISH& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&&
KEYW,PR_STRUC,1
KEYW,PR_THERM,1
& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
ETCHG,TTS& && &
& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
MPTEMP,,,,,,,,& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
MPTEMP,,100,200,300,400,500,600& && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
MPTEMP,,700,800,900& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
MPDATA,EX,1,,2.01E11,1.91E11,1.81E11,1.71E11,1.62E11,1.53E11& && && && && && && && && &&&
MPDATA,EX,1,,1.44E11,1.35E11,1.26E11& &&&
& && && && && && && && && && && && && && && && &
MPTEMP,,,,,,,,& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
MPTEMP,,100,200,300,400,500,600& && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
MPTEMP,,700,800,900& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
MPDATA,PRXY,1,,0.33,0.33,0.33,0.33,0.33,0.33& && && && && && && && && && && && && && && &
MPDATA,PRXY,1,,0.33,0.33,0.33& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
MPTEMP,,,,,,,,& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
MPTEMP,,100,200,300,400,500,600& && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
MPTEMP,,700,800,900& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
MPDATA,ALPX,1,,8.31E-6,10.99E-6,12.31E-6,13.22E-6,13.71E-6,13.94E-6& && && && && && && &
MPDATA,ALPX,1,,14.0E-6,14.04E-6,14.06E-6& &
TB,BKIN,1,6
TBTEMP,200
TBDATA,1,3.4E8,7.556E10
TBTEMP,300
TBDATA,1,2.90E8,7.180E10
TBTEMP,400
TBDATA,1,2.50E8,6.804E10
TBTEMP,500
TBDATA,1,2.43E8,6.429E10
TBTEMP,600
TBDATA,1,0.76E8,6.090E10
TBTEMP,800
TBDATA,1,0.67E7,5.075E10& && && && && && && && && && && &
& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
ALLSEL,ALL& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
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LSCLEAR,ALL
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TRNOPT,FULL
CNVTOL,F,,0.001,2
OUTRES,ALL,ALL
NLGEOM,OFF
NROPT,FULL,,ON
EQSLV,PCG,1E-8,3
TOFFST,273
*DO,DELT,0.01,1,0.01
LDREAD,TEMP,,,,,,RTH
在进行热应力模拟之前，我首先检查了温度时间曲线，未发现温度曲线有振荡的现象。
关于此问题，请赐教。谢谢！
祝：天天开心！ : Originally posted by yncuiyan at
CSU=中南大学？ 您好，我是东北大学的。很高兴认识您！ 因为最近在准备在 simwe 网站的公开课 (这一次是有关接触分析的内容)，暂时没有时间试算你的命令流。不过对你的命令流提两个问题：
& & 1.&&你的 time 设置为 1，好像不太合理。这个时间应该是冷却的时间，实际情况应该需要几分钟或者更多吧？ 1 秒钟能使钢板的温度降下来吗？这里应该改为实际冷却的时间，如果时间较长，可以把时间步长也适当加大。
& & 2.&&你的命令流，靠近最后面使用了 *do 语句，但是没有 *enddo 语句，是否漏掉了？ : Originally posted by htbbzzg at
因为最近在准备在 simwe 网站的公开课 (这一次是有关接触分析的内容)，暂时没有时间试算你的命令流。不过对你的命令流提两个问题：
& & 1.&&你的 time 设置为 1，好像不太合理。这个时间应该是冷却的时间，实际情况 ... 您好！非常感谢您对本问题的关注。谢谢！
在该问题的命令流中，请允许我给您解释一下：
1.冷却时间的设置：因为该命令流所计算出的热应力已经出现了振荡的现象，所以我把冷却时间缩短，通过调整时间步长来观察计算的结果，为了减少计算时间所以我把时间设为1秒。
2.在模拟时我后面已经添加了*enddo语句。发帖时忘添加这句了。
最后，再次谢谢您对本问题的关注。请问怎么称呼您？谢谢！ 试算了一下你的模型，确实存在应力结果震荡的情况，分析原因：
1&&应力分析时，你采用了瞬态分析，且打开了时间积分时的惯性影响 (Timint, on)，因此它成了一个动态分析，应力有一些震荡是正常的。
2&&你在读取温度时所使用的语句不对，没有指定时间，因此对所以时刻读入的都是时刻 0 的温度：
& & 你的语句：& & LDREAD,TEMP, , , , , ,RTH& && & !&&未指定结果的时间值，默认读入时间零的结果
& & 由于各个时刻的温度相同，就只有惯性影响了，因此震荡的幅度相对较大。
& & 应该改为：& & LDREAD,TEMP, , , delt, , ,RTH& &!&&读入时间 delt 的温度结果
& & 修改后应力结果仍有震荡，但是震荡的幅度只有应力幅值的 3% 左右，可以忽略。
3&&在应力分析时，你没有设置任何约束，结果也是有问题的。
4&&对你的问题，应力分析时最好使用静力分析，就不会出现应力震荡了；或者使用瞬态分析，但不打开惯性影响 (Timint, off)，也不会出现应力震荡。 非常感谢您在百忙之中抽出宝贵的时间对该问题进行解答。谢谢您的帮助。
在您的回复中提到了关于约束的添加，其实我一直不清楚该问题的约束怎么添加：
该问题的实际背景为：钢板(一般20m长、3~4m宽，10~150mm厚)，在辊道上，钢板上下表面受到冷却水的射流冲击，但是钢板上表面的冷却水从钢板侧面流出，而钢板冷却水接触钢板下表面后直接落下。
其中上表面的冷却水来自于钢板钢板正上方的集管，而下表面的冷却水则来自于辊道下方(钢板位于辊道上)的集管。
感谢您对本问题的持续关注。谢谢！对了，请问怎么称呼您？
祝您天天快乐！ 因为你是瞬态分析，又打开了惯性影响 (timint,on)，因此位移和应力有少量震荡是正常的。
命令流中有些问题：
1&&应力分析时缺少约束。
2&&语句 LDREAD,TEMP,,,,,,RTH 有问题，缺少 time 项 (即读取哪个时间的温度结果)，因而所读出的都是时刻 0 的温度结果。
& & 应该改为：
& && & LDREAD,TEMP,,, delt,,,RTH : Originally posted by htbbzzg at
因为你是瞬态分析，又打开了惯性影响 (timint,on)，因此位移和应力有少量震荡是正常的。
命令流中有些问题：
1&&应力分析时缺少约束。
2&&语句 LDREAD,TEMP,,,,,,RTH 有问题，缺少 time 项 (即读取哪个时间的温度 ... 谢谢您的帮助！
祝：天天快乐！
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