Ansys热分析教程：非均匀初始温度施加与瞬态分析详解

在Ansys热分析教程的第五章中，主要探讨了非均匀初始温度在瞬态分析中的应用。瞬态分析是针对系统随时间变化的载荷和边界条件的热分析方法，这在稳态分析中常常被忽视，因为它侧重于系统的长期平衡状态。在瞬态分析中，热能存储效应变得至关重要，特别是在涉及相变的分析中，如第九章所述。 章节首先介绍了如何设置非均匀初始温度，用户可以通过图形选择或输入节点编号的方式为特定节点设定初始温度，并强调了使用节点组元名进行区分的重要性。特别提到的是MASS71热质量单元，它们虽然不能传导热能，但能储存热能，因此在瞬态分析前处理中需要特别注意。 对于材料特性，除了传统的导热系数、密度和比热容，热焓（在相变分析中必要）也必须被指定，以便计算每个单元的热存储性质，这会影响热传导矩阵的修正。在瞬态分析的前处理中，无论是线性还是非线性，都需要满足与稳态非线性分析相似的要求，但加载和求解过程有所区别。 控制方程是关键，线性系统中引入了热存储项，使得静态系统变为动态。在瞬态分析中，由于载荷随时间变化，温度不再是一次性的，而是通过时间积分得到在不同时间点的连续变化。选择合适的时间积分步（ITS）至关重要，过大或过小都会影响计算的精度和收敛性。通常，推荐采用逐步减小时间步长的方法，以避免因时间步过大导致的温度梯度不足或因步长过小引起的虚假振荡。 第五章深入剖析了如何在Ansys中处理非均匀初始温度以及如何进行有效的瞬态分析，包括了前处理策略、材料特性的设定、控制方程的变形和时间积分技术的应用。掌握这些内容对于准确模拟现实世界中随时间演变的热行为问题至关重要。