July 30, 1999 热-应力分析 第三讲（C） 热-应力分析 本章简要描述如何作热-应力分析. 目的有两个: 向用户展示在应力分析中如何施加热荷载. 向用户介绍耦合分析. 主要包括以下主题: A. 概述 B. 顺序耦合 C.直接耦合 D. 专题讨论  热-应力分析A.  概述 热应力的产生 结构受热或变冷时，由于热胀冷缩产生变形. 若变形受到某些限制—如位移受到约束或施加相反的力—则在结构中 产生热应力. 产生热应力的另一个原因是由于材料不同而形成的非一致变形 (如, 不同的热膨胀系数). 热-应力分析…概述 在ANSYS中解决热-应力问题的方法有两种.两种方法各有长处. 顺序藕合 以前的方法是 把两种单元类型的网状热值当作结构温度荷载处理 当运行许多个热瞬时时间点时，可以使用上面的方法，若结构的时间点很少时，该法不适用 可以在输入文件中很容易地自动设置 直接藕合 新方法仅使用一种单元类型就能求解两种物理问题 热问题和结构问题之间可允许使用纯藕合 在某些分析中可以忽略不必要的辅助操作 热-应力分析B.  顺序耦合 顺序耦合涉及两种分析: 1.	首先看一个稳态 (或瞬态) 热分析的例子. 建立热单元模型. 施加热荷载. 求解并查看结果. 2.	再看一个静力结构分析的例子. 把单元类型转换成结构单元. 定义包括热膨胀系数在内的材料属性. 施加包括（继承热分析的）温度在内的结构荷载. 求解并查看结果. 热-应力分析…顺序耦合 1.	热分析 该过程在第6章中描述. 2.	结构分析 a)	返回到 PREP7，把热单元类型转换成结构类型. Preprocessor   Element Type   Switch Elem Type 或用 ETCHG 命令 	注意:  转换单元类型时，将把所有的单元选项重新设置回它们原来的缺省设置.  例如, 若用户在热分析中使用的是2-D轴对称单元，则需要在转换后重新指定轴对称选项.  因此,一定要确保设置正确的单元选项 : Preprocessor   Element Type   Add/Edit/Delete   [Options]  或使用 ETLIST 和 KEYOPT 命令 热-应力分析…顺序耦合 b)	定义结构的材料属性 (EX,等.), 包括热膨胀系数 (ALPX).  (若使用的是ANSYS提供的材料库，材料 的热属性和结构属性均已定义，该步可以省略.) 	注意:  如果没有定义 ALPX或将该项设置为0，则不能计算热应变.  用户可以使用该项技巧 “关闭” 温度的影响! c)	指定静力分析类型. 该步仅在热瞬态分析时使用. Solution   -Analysis Type- New Analysis 或使用 ANTYPE 命令  热-应力分析…顺序耦合 d)	施加结构荷载并把温度作为荷载的一部分.  Solution   -Loads- Apply   -Structural- Temperature   From Therm Analy 或使用 LDREAD 命令 e)	求解. f)	查看应力结果. 热-应力分析C.  直接耦合 直接耦合 通常只涉及用 藕合单元的分析，该单元包括必要的自由度.  1.	首先用以下藕合单元之一建立模型并划分网格. PLANE13 (板实体单元). SOLID5 (六面体单元). SOLID98 (四面体单元tetrahedron). 在模型上施加结构荷载、热荷载和约束. 求解并查看热分析结果和结构分析结果. 热-应力分析… 顺序耦合 和 直接耦合 的比较 顺序耦合 对非高度的非线性相互作用的藕合情况, 顺序方法更有效，更灵活，因为用户可以相互独立地执行两种分析.  在顺序热-应力分析中，例如，在线性静力分析之后可以紧接着进行非线性瞬态热分析. 然后可以 把热分析中任意荷载步或时间点的结点温度作为应力分析的荷载.  直接耦合 对耦合域的相互作用是高度非线性的情况，直接方法优先，并且该方法在用耦合公式单一求解时是最好的.  直接耦合的例子包括压电分析, conjugate heat transfer with fluid flow, 和电磁分析.  热-应力分析D.  专题讨论 可参考指南中的专题讨论补遗: W4a.带散热片的轴对称管 (顺序耦合域) W4b.带散热片的轴对称管 (直接耦合域) January 30, 2001 Inventory #001441 7-* INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1 Training Manual  约束产生  热 应力 材料不同产 生热应力 Thermal Analysis Structural Analysis jobname.rth jobname.rst Temperatures Combined Thermal Analysis Structural Analysis jobname.rst 
第03讲C_热－应力分析.ppt