ANSYS热应力分析教程：施加载荷与稳态温度场计算

"该教程介绍了如何在ANSYS环境中进行热应力分析，特别是针对一个具有温度梯度的铸铁结构。案例中，结构外侧温度为60℃，内侧为0℃，下端固定，材料属性包括弹性模量、泊松比、导热系数和热膨胀系数。学习重点包括间接法热应力分析步骤、平面应变解决方案、对称结构分析和稳态温度场计算。教程中还涉及了模型创建、单元选择、材料属性设置、网格划分以及温度载荷的施加等操作。" 在ANSYS热应力分析中，首先需要对问题有清晰的描述。本例中，问题是一个铸铁结构，其在x-y平面上的尺寸已知，z方向尺寸较大，两端受到不同温度的影响，外侧60℃，内侧0℃，并且结构的安装温度是20℃。铸铁的物理属性，如弹性模量（2×105 MPa）、泊松比（0.3）、导热系数（40 W/(m·℃)）和热膨胀系数（15×10^-6/℃）也是分析的关键输入。 在进行分析前，需要对文件进行命名或更改，这可以通过Utility Menu > File > Change Jobname来完成。接着，选择合适的单元类型，例如55号单元，通过MainMenu > Preprocessor > ElementType > Add/Edit/Delete进行选择。然后，设置材料属性，如导热系数，通过MainMenu > Preprocessor > MaterialProps > MaterialModels进行设定。 模型的创建和编辑是至关重要的步骤。在这个例子中，使用了矩形区域A1和A2来构建结构，并通过Overlap操作将它们合并。划分网格是确保分析精度的关键，通过Meshtool对话框设定网格尺寸和形状，例如设置为0.002的四面体映射网格。 进入Solution处理器后，定义分析类型为"steady-state"，意味着我们将分析的是稳态温度场。温度载荷的施加是通过在结构的外边界线定义60℃的温度，而在内边界线定义0℃的温度来实现的。这一步骤是在MainMenu > Solution > Define Loads > Apply > Thermal > Temperature > OnLines中完成的。 整个过程涵盖了从模型建立到求解的全过程，对于理解ANSYS软件中的热应力分析流程和操作技巧非常有帮助。通过这个实例，学习者可以掌握如何处理对称结构、平面应变问题以及如何应用间接法进行热应力分析。