理解瞬态热分析：Ansys教程与关键概念

"进行瞬态分析-Ansys热分析教程_第五章" 在ANSYS热分析中，瞬态分析是研究物体在随时间变化的热载荷和边界条件下响应的重要工具。与稳态分析不同，瞬态分析考虑了系统的动态行为，包括热能的存储和释放。在稳态分析中，时间仅作为计数参数，而在瞬态分析中，时间具有明确的物理意义。 在进行瞬态分析时，用户需要在求解菜单中选择"FULL"选项，这是进行瞬态热分析的唯一选择。此外，用户还需要设置一些求解选项，如求解器类型和牛顿-拉弗森迭代选项等，这些不仅对热分析有影响，也适用于其他类型的分析。 瞬态分析涉及的主要概念包括时变载荷和时变响应。为了准确模拟这些响应，材料属性如导热系数、密度和比热需要被指定。如果分析包含相变过程，例如熔化或凝固，那么需要额外输入热焓，这种情况将在第九章进一步探讨。 在前处理阶段，用户需要注意一些特定因素。例如，使用MASS71单元可以存储热能但不能传递热能，适合某些特殊场景。瞬态分析既可以是线性的，也可以是非线性的，非线性分析的前处理与稳态非线性分析相同。 瞬态分析的关键区别在于加载和求解过程。控制方程由静态系统扩展为瞬态系统，加入了热存储项，即比热矩阵乘以时间对温度的微分。在时间积分过程中，通过一系列时间步长（ITS）来求解温度变化。时间步长的选择直接影响解的精度和收敛性，过大可能导致结果不准确，过小可能引起不必要的计算振荡。 通常，初始时间步长应设定得较为保守，然后可以采用自动时间步长调整策略，以确保计算效率与精度的平衡。通过这种方式，用户可以在保持计算效率的同时，准确捕捉系统在时间域内的温度变化行为。