!ANSYS 命令流学习笔记 6
!热应力分析
!学习重点：
!1、 理解热力耦合的直接法和间接法
!间接法：先进行热分析，然后将求得的节点温度作为载荷施加到结构应力分析中。
!直接法：直接采用具有温度和位移自由度的耦合单元，同时得到热分析和结构应力分析
的结果。直接法又分弱耦合和强耦合选择强耦合时，形成不对称矩阵，线性系统可以直接求
解。选择弱耦合时，对称矩阵，还是把热和结构分别进行求解，并将热结果施加在结构上
是间接法的变形，至少经过两次迭代。弱耦合可以保证精度。
!2、如何利用坐标值来选择单元或几何。熟练应用 nsel，lsel，asel 命令。选择不同的
单元，指定不同单元类型，或者材料属性
!3、后处理强度理论的理解。不同的材料可以发生不同形式的失效。而且同一种材料
在不同的受力状态下，也可以发生不同的失效模式。如碳钢单向拉伸，以屈服模式失效。
但制成螺钉时，其根部应力集中引起三向拉伸，会出现断裂。铸铁单向拉伸断裂失效，但
是钢球挤压铸铁板时，接触点三向受压状态，铸铁出现屈服。无论脆性还是塑性材料，在
三向拉应力相近时应用第一强度理论（最大拉应力），以断裂失效判定。在三向压应力相
近时，都会引起塑性变形，采用第三或第四强度理论。
！第三强度理论，最大切应力理论。各向同性的材料，最大剪应力校核，适用于塑性
材料，屈服失效。偏保守。σ1-σ3≤ [σ]。莫尔强度理论可以看做第三强度理论的推广，但是
实际上莫尔强度理论以试验资料为基础，经过逻辑综合得到的。
！第四强度理论，最大形状改变比能理论，适用于塑性材料的屈服失效，比第三理论
适用范围广。Squa{1/2*[ (σ1-σ2)^2 + (σ2-σ3)^2 +(σ3-σ1)^2 ] } ≤ [σ]
!案例如下：
! 某液体管路内部通有液体，外部包有保温层，保温层与空气接
触，结构如图 2.1 所示。已知管路由铸铁制造，其导热系数为
70W/(m·℃)，弹性模量为 200GPa，泊松比为 0.3，热膨胀系
数为 1.2×10
-5
/℃；保温层的导热系数为 0.02W/(m·℃)，弹性
模量为 20GPa，泊松比为 0.4，热膨胀系数为 1.2×10
-5
/℃；管
路内液体压力 0.3MPa，温度为 70℃，对流换热系数为 1W/
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