ANSYS 2020 熱力學有限元分析 -- 從入門到精通

目  錄
前言
第1章  ANSYS熱分析簡介及常用操作1
1.1 ANSYS熱分析簡介2
1.1.1 ANSYS的熱分析能力2
1.1.2 ANSYS熱分析分類3
1.1.3 ANSYS中與熱相關的耦合場分析種類3
1.1.4 ANSYS中熱分析單元簡介3
1.2 ANSYS中常用操作5
1.2.1 拾取操作5
1.2.2 顯示操作7

第2章  熱分析基礎知識10
2.1 傳熱學基本理論11
2.1.1 符號與單位11
2.1.2 熱傳遞的方式12
2.1.3 熱力學第一定律13
2.1.4 熱分析的控制方程14
2.2 熱分析有限元法14
2.3 熱分析網格劃分誤差及計算誤差估計16

第3章  穩態熱分析17
3.1 穩態熱分析概述18
3.1.1 穩態熱分析定義18
3.1.2 穩態熱分析的控制方程18
3.2 熱載荷和邊界條件的類型18
3.2.1 概述18
3.2.2 熱載荷和邊界條件註意事項19
3.3 穩態熱分析基本步驟19

第4章  穩態熱分析實例詳解22
4.1 實例一——電線生熱分析23
4.1.1 問題描述23
4.1.2 問題分析23
4.1.3 GUI操作步驟23
4.1.4 APDL命令流程序39
4.2 實例二——蒸汽管分析41
4.2.1 問題描述41
4.2.2 問題分析41
4.2.3 GUI操作步驟42
4.2.4 APDL命令流程序54
4.3 實例三——熱力管分析60
4.3.1 問題描述60
4.3.2 問題分析60
4.3.3 GUI操作步驟61
4.3.4 APDL命令流程序78
4.4 實例四——肋片換熱器分析78
4.4.1 問題描述78
4.4.2 問題分析78
4.4.3 GUI操作步驟79
4.4.4 APDL命令流程序85

第5章  瞬態熱分析與非線性熱分析86
5.1 瞬態熱分析概述87
5.1.1 瞬態熱分析特性87
5.1.2 瞬態分析前處理考慮因素87
5.1.3 控制方程87
5.1.4 時間積分與時間步長預測88
5.1.5 時間步長設置89
5.1.6 數值求解過程90
5.1.7 瞬態分析準確程度的評估90
5.1.8 初始條件的施加91
5.2 非線性分析綜述93
5.2.1 非線性分析特點93
5.2.2 穩態非線性求解過程93
5.2.3 非線性分析步驟94

第6章  瞬態熱分析實例詳解103
6.1 實例一——鋼板加熱過程分析104
6.1.1 問題描述104
6.1.2 問題分析104
6.1.3 GUI操作步驟104
6.1.4 APDL命令流程序112
6.2 實例二——鋼製零件淬油過程分析114
6.2.1 問題描述114
6.2.2 問題分析114
6.2.3 GUI操作步驟115
6.2.4 APDL命令流程序121
6.3 實例三——溫度控制加熱器分析124
6.3.1 問題描述124
6.3.2 問題分析124
6.3.3 GUI操作步驟125
6.3.4 APDL命令流程序133
6.4 實例四——兩環形零件在圓筒形水箱中的冷卻過程133
6.4.1 問題描述133
6.4.2 問題分析134
6.4.3 GUI操作步驟134
6.4.4 APDL命令流程序139

第7章  熱輻射分析141
7.1 熱輻射基本理論及在ANSYS中的處理方法142
7.1.1 熱輻射特性142
7.1.2 熱輻射基本術語142
7.1.3 ANSYS中熱輻射的處理方法145
7.2 ANSYS中輻射建模方法145
7.2.1 使用輻射線單元建立輻射模型146
7.2.2 使用錶面效應單元建立輻射模型146
7.2.3 使用輻射矩陣單元建立輻射模型148

第8章  熱輻射分析實例詳解153
8.1 實例一——黑體熱輻射分析154
8.1.1 問題描述154
8.1.2 問題分析154
8.1.3 GUI操作步驟154
8.1.4 APDL命令流程序157
8.2 實例二——兩同心圓柱體間熱輻射分析158
8.2.1 問題描述158
8.2.2 問題分析159
8.2.3 GUI操作步驟159
8.2.4 APDL命令流程序169
8.3 實例三——長方體形鋼坯料空冷過程分析171
8.3.1 問題描述171
8.3.2 問題分析172
8.3.3 GUI操作步驟172
8.3.4 APDL命令流程序177
8.4 實例四——圓臺形物體熱輻射分析177
8.4.1 問題描述177
8.4.2 問題分析178
8.4.3 GUI操作步驟178
8.4.4 APDL命令流程序184

第9章  相變分析185
9.1 相變基本術語186
9.1.1 相和相變186
9.1.2 潛在熱量和焓186
9.2 ANSYS中的相變分析基本思路及求解設置187
9.2.1 相變分析基本思路187
9.2.2 求解設置189

第10章  相變分析實例詳解191
10.1 實例一——茶杯中水結冰過程分析192
10.1.1 問題描述192
10.1.2 問題分析192
10.1.3 GUI操作步驟193
10.1.4 APDL命令流程序205
10.2 實例二——某零件鑄造過程分析208
10.2.1 問題描述208
10.2.2 問題分析209
10.2.3 GUI操作步驟209
10.2.4 APDL命令流程序218
10.3 實例三——某焊接件兩焊縫在順序焊接過程中分析218
10.3.1 問題描述218
10.3.2 問題分析219
10.3.3 GUI操作步驟219
10.3 4 APDL命令流程序230

第11章  生死單元技術231
11.1 單元的生和死的定義232
11.2 單元生死的基本原理232
11.3 使用ANSYS結果控制單元生死方法235
11.4 應用單元生死技術的註意事項236

第12章  與溫度場相關的耦合場分析238
12.1 耦合場分析概述239
12.1.1 耦合場分析的定義239
12.1.2 耦合場分析的類型239
12.1.3 直接耦合解法或間接耦合解法的應用範圍242
12.1.4 涉及熱分析的直接耦合分析和間接耦合分析典型應用實例242
12.2 間接手工熱-應力耦合分析243
12.2.1 基本特點243
12.2.2 基本過程244
12.2.3 基本操作步驟245
12.3 摩擦生熱在ANSYS中的計算方法247

第13章  熱結構耦合分析實例詳解249
13.1 實例一——兩種不同線脹係數的物體熱應力分析250
13.1.1 問題描述250
13.1.2 問題分析250
13.1.3 GUI操作步驟250
13.1.4 APDL命令流程序258
13.2 實例二——兩厚壁筒熱應力分析259
13.2.1 問題描述259
13.2.2 問題分析260
13.2.3 GUI操作步驟260
13.2.4 APDL命令流程序268
13.3 實例三——兩物體熱接觸分析270
13.3.1 問題描述270
13.3.2 問題分析271
13.3.3 GUI操作步驟271
13.3.4 APDL命令流程序280
13.4 實例四——樑的結構-熱諧波耦合分析280
13.4.1 問題描述280
13.4.2 問題分析281
13.4.3 GUI操作步驟281
13.4.4 APDL命令流程序292
13.5 實例五——圓柱形坯料鐓粗過程分析293
13.5.1 問題描述293
13.5.2 問題分析294
13.5.3 GUI操作步驟294
13.5.4 APDL命令流程序305

第14章  摩擦生熱分析實例詳解306
14.1 實例一——兩物體相對滑動過程中的摩擦生熱分析307
14.1.1 問題描述307
14.1.2 問題分析307
14.1.3 GUI操作步驟307
14.1.4 APDL命令流程序314
14.2 實例二——兩物體相對轉動過程中的摩擦生熱分析321
14.2.1 問題描述321
14.2.2 問題分析322
14.2.3 GUI操作步驟322
14.2.4 APDL命令流程序328

第15章  高級應用實例詳解329
15.1 實例一——地下彌散過程分析330
15.1.1 問題描述330
15.1.2 問題分析330
15.1.3 GUI操作步驟330
15.1.4 APDL命令流程序335
15.2 實例二——矩形截面梁穩態熱交換過程的分析336
15.2.1 問題描述336
15.2.2 問題分析337
15.2.3 GUI操作步驟337
15.2.4 APDL命令流程序340
15.3 實例三——錶面受變壓力載荷的矩形截面樑的分析341
15.3.1 問題描述341
15.3.2 問題分析342
15.3.3 GUI操作步驟342
15.3.4 APDL命令流程序349
15.4 實例四——矩形樑的隱式熱-結構和顯式分析349
15.4.1 問題描述349
15.4.2 問題分析350
15.4.3 GUI操作步驟350
15.4.4 APDL命令流程序358
15.5 實例五——由銅板連接的兩個半導體熱電耦合分析358
15.5.1 問題描述358
15.5.2 問題分析359
15.5.3 GUI操作步驟359
15.5.4 APDL命令流程序365
15.6 實例六——圓柱形鋼坯的電磁感應加熱過程分析365
15.6.1 問題描述365
15.6.2 問題分析367
15.6.3 GUI操作步驟367
15.6.4 APDL命令流程序390