Ansys热分析教程：第三章 - 过程载荷步与稳态热传递

在Ansys热分析教程的第三章中，主要讲解了如何通过过程载荷步文件方法进行求解。这一章节着重于稳态热传递分析，其中的关键概念包括： 1. 稳态热传递：当系统中的热能流动不随时间变化时，热传递被认为是稳态的。在这种情况下，系统的温度和热载荷保持恒定。热力学第一定律表明，输入的能量与输出的能量之差为零。 2. 控制方程：稳态热平衡可以用微分方程表示，即输入热载荷（q）等于热传导率（k）乘以温度梯度（dT/dx）。在有限元分析中，这转化为热载荷（Q）等于热导率矩阵（K）与温度向量（T）的乘积。 3. 热载荷和边界条件： - 温度约束：包括自由度约束，将特定温度施加到模型区域；均匀温度，用于设定初始温度或估计非线性分析中材料特性。 - 热流率：集中结点载荷，模拟能量流入，注意在不同热传导率区域的应用。 - 对流和热流：面载荷，用于模拟与流体间的热量交换。 - 热生成率：体载荷，表示体内部的热生成。 - 分类：ANSYS将热载荷分为DOF约束（温度）、集中载荷（热流）、面载荷（对流、热流）和体载荷四类。 4. 注意事项： - ANSYS默认未施加载荷的边界视为绝热。 - 对称边界条件用于实现绝热效果。 - 温度已知的区域可以设置为固定值。 - 热流率仅在固定温度自由度的边界条件下有效。 5. 热分析模板流程： - 建立模型：设置分析名称、工作文件名，选择合适的单位制。 - 进入前处理器：定义单元类型，检查基础设置，可能还需要定义实参。 - 定义材料特性：为模型中的各个部分设置适当的热导率和其他物理属性。 通过这些步骤，用户可以有效地管理多个载荷步，编写载荷步文件，并在Ansys环境中求解稳态热分析问题。这有助于确保模型的准确性和分析的可靠性。理解并掌握这些概念和技术对于进行有效的热分析至关重要。