ANSYS教程：随温度变化材料特性在热分析中的应用与边界条件设置

在Ansys热分析教程的第三章中，主要讲解了稳态热传递的原理和在实际应用中的建模步骤。章节的核心内容围绕以下几个方面展开： 1. 稳态热传递：当系统中的热能流动保持不变时，就会发生稳态热传递。在这种情况下，系统的温度和热载荷都不随时间变化。热力学第一定律在这里表现为能量输入等于输出，即输入能量—输出能量=0。热平衡的微分方程和有限元平衡方程也被详细解释，展示了如何通过热导率、温度梯度等因素来描述热传递过程。 2. 材料特性随温度变化：Ansys允许用户考虑材料的温度依赖性，这意味着在每个单元内，材料特性会根据其当前温度自动调整。在单元内部，材料特性假定为均匀的，但为了准确模拟，需要提供随温度变化的材料属性数据。 3. 热载荷和边界条件：教程详细介绍了不同类型的热载荷和边界条件，如温度约束（自由度或均匀温度）、热流率、对流、热流和热生成率。这些条件对于设定模型的真实环境至关重要，比如施加特定温度、热流量或能量生成的地方。 - DOF约束：指定单元的温度值，用于固定或限制温度。 - 集中载荷：例如热流载荷，作用于特定点，模拟能量输入。 - 面载荷：对流和热流是面载荷的例子，用于模拟与流体的热量交换。 - 体载荷：热生成率作为体载荷，表示内部产生的热量。 4. 注意事项：在使用Ansys进行热分析时，需要注意边界条件的正确设置，比如默认的无载荷边界会被视为完全绝热，对称边界条件可实现绝热效果，而已知温度的区域应设置为固定温度。另外，热流率通常在固定温度自由度的条件下使用。 5. 热分析模板：教程还介绍了创建模型的步骤，包括设置分析名称、工作文件名、单位制以及预处理阶段的单元类型定义、参数设置和材料属性定义等。 第三章着重于理解稳态热传递的基本概念，并指导用户如何在Ansys中利用这些理论进行精确的热工模型构建和分析。