非线性热分析关键要素与收敛验证

"本资源是Ansys热分析教程的第四章，主要讲解非线性热分析的其他考虑因素，包括前处理、加载和求解过程中的注意事项。" 在Ansys热分析中，非线性问题涉及到诸多独特的挑战，特别是在处理与温度相关的物理现象时。在【描述】中提到的“收敛验证”是确保分析结果准确的关键步骤。当求解不收敛时，系统会显示子步数目为999999，而先前收敛的子步则可以正常后处理。收敛性是判断计算是否完成并得到可靠结果的重要指标。 在【部分内容】中，首先提到了非线性热分析的前处理阶段。辐射是一个重要的非线性因素，因为它的贡献与温度的三次方成正比，需要使用特殊的辐射单元来模拟。此外，控制单元如COMBIN37和COMBIN40常用于模拟温度控制设备，如恒温箱，其实常数设置需谨慎处理。还有MASS71单元，它可以模拟随温度变化的热生成率，通过定义最多6个实常数来建立与温度的关系。 非线性分析的前处理还包括处理随温度变化的边界条件和材料特性。例如，对流换热系数、热传导系数、热焓等可能因温度变化而变化，需要利用Ansys提供的技术来处理这些随温度相关的输入。 多场单元，如SOLID5、PLANE13等，能同时处理多个物理场的平衡方程，例如热-流体耦合，它们在解决非线性问题时尤其重要。FLUID66和FLUID116单元用于模拟轴向传导和流体热质量交换，当流率未知时，它们的非线性性质会体现在流率与压力降的关系上。 在加载和求解过程中，非线性热分析通常需要采取特殊策略。这可能包括分割载荷以确保收敛，调整收敛准则和迭代次数，使用增强的收敛工具，以及在遇到不收敛情况时制定应对策略。例如，可能需要分步加载，逐步增加载荷的大小，以便系统有足够的时间适应和达到稳定状态。同时，控制程序在不收敛时的行为也很关键，可能需要重新启动求解或者调整求解参数。 本章深入探讨了非线性热分析中的一些关键技术和注意事项，涵盖了从模型构建到求解全过程的细节，对于理解并解决复杂的热力学问题具有很高的指导价值。