非线性热分析中的时间与特性-ANSYS热教程

"关于‘时间’的说明-Ansys热分析教程_第四章" 在Ansys热分析中，时间参数扮演着关键角色，特别是在静态和瞬态分析中。它被用作跟踪参数，关联每一个载荷步和子步，尽管求解本身可能是速率无关的。在与速率相关的静态分析和瞬态分析中，时间代表着实际流逝的时间，应以相应的物理时间单位（如秒或小时）来表示，并确保与材料属性和施加的载荷相匹配。 对于与速率无关的静态分析，时间主要用作区分不同载荷步和子步的标识，而不是实际时间的度量。在执行Ansys热分析时，"时间"需要满足以下条件： 1. 时间必须是非零的正数值，确保分析的有效性。 2. 时间值必须单调递增，这有助于系统地追踪分析过程。 非线性热分析涉及更多复杂因素，如辐射、控制单元、非线性材料特性以及多场单元等。辐射是一种高度非线性的现象，因为它的贡献与温度的三次方成正比。在Ansys中，这种效应通常通过特殊单元来模拟，详细的讨论可在后续章节找到。 控制单元如COMBIN37和COMBIN40可以模拟温度控制，例如在恒温箱的应用。这类单元的实常数配置较为复杂，用户需谨慎设定。另外，像MASS71这样的单元，其热生成率随温度变化，允许用户定义温度相关的材料属性，如通过多项式函数表达热传导率。 非线性分析的另一个关键方面是随温度变化的输入，例如边界条件（如对流换热系数）和材料特性（如热导率、热焓）。当这些参数依赖于温度时，用户需要利用Ansys提供的随温度变化的输入功能来处理。 多场单元，如SOLID5、PLANE13等，它们同时处理多个物理场的平衡方程，因而具有非线性特性。而在热-流体耦合中，FLUID66和FLUID116单元用于模拟轴向传导和热质量交换，它们的非线性来源于流率与压力降之间的非线性关系。 在非线性热分析的加载和求解过程中，往往需要采用特殊的策略来确保收敛，这可能包括： 1. 将载荷分步施加，以更小的时间步长逐步逼近解，帮助分析过程稳定。 2. 调整收敛准则和迭代次数，以优化求解过程。 3. 使用增强收敛的工具，如自适应网格细化或迭代技术，提高计算效率。 4. 当分析不收敛时，设定程序行为，如改变载荷步大小或尝试不同的求解策略。 5. 管理非线性分析产生的大量数据，包括结果的存储和可视化。 本章主要关注非线性分析中的加载和求解过程，后续内容将更深入地探讨这些概念，为用户提供详细的指导。