ANSYS传热分析：定义材料参数与稳态温度分布

"这篇文档是关于使用ANSYS软件进行热分析和温度应力分析的教程，主要涉及了在ANSYS环境中定义材料参数、设置分析类型、选择单元类型以及处理边界条件等步骤。具体包括如何隐藏日期和时间显示、设定计算类型为稳态热分析、选择热传导单元以及定义材料的导热系数。同时，该资源还引用了清华大学曾攀的TH-FEA(应用实例-UNIT2)中的实际案例，讲解了焊接接头的稳态传热过程的数值模拟和桁架结构的温度及装配应力分析。" 在ANSYS中进行热分析时，首先要进行一系列的设置和选择。不显示日期和时间是为了使界面更加简洁，便于专注于分析过程。通过Utility Menu的PlotCtrls → Window Controls → Window Options，可以关闭DATE DATE/TIME的显示。接着，设定计算类型为热分析的稳态情况，这在Preferences…中选择Thermal，steady后确认。 在选择单元类型时，针对不同的分析需求，需要选取适当的单元。例如，对于传热及温度应力分析，可能需要选择Thermal Solid，如四边形8节点单元（Quad 8noda 77），并且在Option中设定轴对称（Axisymmetric）属性。在定义材料参数时，通过Preprocessor → Material Props → Material Models，选择Thermal，再选择Isotropic导热模型，并输入导热系数，例如20W/mK。 文档中的应用实例部分，提到了一个焊接接头的稳态传热过程分析。焊接接头由法兰、圆管、螺栓和垫片组成，其传热特性受到内表面和外表面换热系数的影响。材料的物理属性，如导热系数、弹性模量、泊松比和线膨胀系数，都是进行热应力分析的关键数据。分析过程中，考虑到问题的轴对称性，可以只建立接头的一半模型来节约计算资源。 边界条件的设定至关重要，例如，对流换热边界和绝热边界需准确设定。在ANSYS中，通过设置温度场分析单元PLANE77和热应力分析单元PLANE82，进行网格划分，并施加相应的边界条件。在稳态温度场计算完成后，可以利用转换命令<ETCHT,TTS>将热分析结果应用于结构分析，通过<LDREAD>读取温度场数据作为结构分析的载荷，进一步计算热应力分布。 这个教程涵盖了ANSYS软件在传热和热应力分析中的基础操作，对于理解和掌握ANSYS在实际工程问题中的应用具有很高的指导价值。