ANSYS经典_M07热-应力耦合分析.pdf

第7章

热-应力分析
热应力分析

-TrainingManual
INTRODUCTIONTOANSYS5.7ANSYSTOINTRODUCTION
•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载荷
–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

-
Part1

January30,2001
Inventory#001441
7-2
热-应力分析

A.概述TrainingManual
INTRODUCTIONTOANSYS5.7ANSYSTOINTRODUCTION
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约束产生
加相反的力—则在结构中产生热应力.热应力
•产生热应力的另一个原因是由于材料不同而
形成的不均匀变形(如,不同的热膨胀系数).

材料不同产

生热应力

-
Part1

January30,2001
Inventory#001441
7-3
热-应力分析

…概述TrainingManual
INTRODUCTIONTOANSYS5.7ANSYSTOINTRODUCTION
•在ANSYS中解决热-应力问题的方法有两种。两种方法各有
长处。
–顺序耦合
-传统方法使用两种单元类型，将热分析的结果做为结构温度
载荷
+当运行很多热瞬态时间点但结构时间点很少时效率较高
+可以很容易地用输入文件实现自动处理
–直接
+新方法使用一种单元类型就能求解两种物理问题
+热问题和结构现象之间可实现真正的耦合

-在某些分析中可能耗费过多的时间

-
Part1

January30,2001
Inventory#001441
7-4
热-应力分析

B.顺序耦合TrainingManual
INTRODUCTIONTOANSYS5.7ANSYSTOINTRODUCTION
•顺序耦合涉及两种分析:

1.首先做一个稳态(或瞬态)热分析
热分析
•建立热单元模型
•施加热载荷
•求解并查看结果
jobname.rth
2.然后做静力结构分析
•把单元类型转换成结构单元.
温度
•定义包括热膨胀系数在内的结构材料属性.
•施加包括从热分析得到的温度在内的结构载
荷结构分析

•求解并查看结果
-

jobname.rstPart1

January30,2001
Inventory#001441
7-5
热-应力分析

…顺序耦合TrainingManual
INTRODUCTIONTOANSYS5.7ANSYSTOINTRODUCTION
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>ElementType>SwitchElemType
•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>ElementType>Add/Edit/Delete>[Options]

•或使用ETLIST和KEYOPT命令-
Part1

January30,2001
Inventory#001441
7-6
热-应力分析

…顺序耦合TrainingManual
INTRODUCTIONTOANSYS5.7ANSYSTOINTRODUCTION
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.该步仅在热分析类型为瞬态时使用
•Solution>-AnalysisType-NewAnalysis

•或使用ANTYPE命令

-
Part1

January30,2001
Inventory#001441
7-7
热-应力分析

…顺序耦合TrainingManual
INTRODUCTIONTOANSYS5.7ANSYSTOINTRODUCTION
d)施加结构载荷并把温度作为载荷的一部分.
•Solution>-Loads-Apply>-Structural-Temperature>From
ThermAnaly
•或使用LDREAD命令
e)求解.

f)查看应力结果.

-
Part1

Januar