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1、orkbech echanicl Itduction第六章 热分析61概念Training Manual本章练习稳态热分析的模拟,涉及:A.几何模型. 组件实体接触.热载荷D. 求解选项E 成果和后解决F作业 本节描述的应用一般都能在ASYSDesgnSpace ntr或更高版本中使用,除了ANSYSrtural 提示：在NS热分析 的培训中涉及了涉及热瞬态分析的高档分析 对于一种稳态热分析的模拟,温度矩阵T通过下面的矩阵方程解得:假设:K(T)T=Q(T )稳态热传导基本Training Manual 在稳态分析中不考虑瞬态影响可以是一种常量或是温度的函数 Q可以是一种常量或是温度的函数稳态
2、热传导基本Training Manual 上述方程基于傅里叶定律: 固体内部的热流（Furier aw)是 K的基本;热通量、热流率、以及对流 在Q为边界条件； 对流被解决成边界条件，虽然对流换热系数也许与温度有关在模拟时,记住这些假设对热分析是很重要的。A. 几何模型Training Manual 热分析里所有实体类都被约束:体、面、线 线实体的截面和轴向在 DignModeer中定义 热分析里不可以使用点质量(ot ass）的特性壳体和线体假设： 壳体：没有厚度方向上的温度梯度 线体：没有厚度变化，假设在截面上是一种常量温度 但在线实体的轴向仍有温度变化 材料特性Training Manu
3、al 唯一需要的材料特性是导热性(TermalCndctii) hrmlConducvity 在 Enineenga 中输 入 温度有关的导热性以表格 形式输入若存在任何的温度有关的材料特性，就将导致非线性求解。B. 组件-实体接触Training Manual 对于构造分析，接触域是自动生成的,用于激活各部件间的热传导 组件-接触区域Training Manual 如果部件间初始就已经接触,那么就会浮现热传导。 如果部件间初始就没有接触,那么就不会发生热传导（见下面对pinbal的解释）。总结:Contact TypHeatranser BtweenPars in Contat Region
4、?iial TouchingIsidePinal RegnOtsid iballgoBndeYeYesNo SeparationesYNoRoughYsNoNoFinlessesoFicinlYeNoNo Pnbl区域决定了什么时候发生接触，并且是自动定义的，同步还给了一种相对较小的值来适应模型里的小间距。 组件-接触区域Training Manual如果接触是Bonded(绑定的)或o separati（无分离的），那么当面出目前 inall rdis内时就会发生热传导（绿色实线 表达)。nbl ais右图中,两部件间的间距不小于 nall区域，因此在这两个部件间 会发生热传导。 默认状况下
5、，假设部件间是完美的热接触传导,意味着界面上不会发生温 度降 实际状况下,有些条件削弱了完美的热接触传导:表面光滑度表面粗糙度 氧化物 包埋液 接触压力 表面温度T使用导电脂. . . .Tx 接着 穿过接触界面的热流速,由接触热通量q决定:q = TC (Ttrge- contt ) 式中Tcotact 是一种接触节点上的温度， Ttrget是相应目的节点上的温度 默认状况下,基于模型中定义的最大材料导热性KX和整个几何边界框的对角 线MDIG, TC 被赋以一种相对较大的值。C= X10,00 /ASMDI 组件-导热率Training Manual 这实质上为部件间提供了一种完美接触传导
6、 在ASYProesional或更高版本，顾客可觉得纯罚函数和增广拉格朗日方程定义一种有限热接触传导（C)。 在细节窗口,为每个接触域指定C输入值 如果已知接触热阻，那么它的相反数除以接触面积就可得到TC值在接触界面上，可以像接触热阻同样 输入接触热传导 组件-点焊Training Manual Spotweld(点焊)提供了离散的热传导点： Spotw在C软件中进行定义(目前只有DesnMoeer和Ungraphcs可用) 。T2T1C. 热载荷Training Manual 热流量: 热流速可以施加在点、边或面上。它分布在多种选择域上。 它的单位是能量比上时间( er/i) 完全绝热（热流
7、量为0): 可以删除本来面上施加的边界条件 热通量： 热通量只能施加在面上（二维状况时只能施加在边上） 它的单位是能量比上时间在除以面积（ energy/time/area） 热生成： 内部热生成只能施加在实体上 它的单位是能量比上时间在除以体积（enry/ie/volume）正的热载荷会增长系统的能量。温度、对流、辐射: 至少应存在一种类型的热边界条件，否则，如果热量将源源不断地输入到系统中，稳态时的温度将会达到无穷大。 此外，给定的温度或对流载荷不能施加到已施加了某种热载荷或热边界条件的表面上。完全绝热条件将忽视其他的热边界条件 给定温度： 给点、边、面或体上指定一种温度 温度是需规定解的
8、自由度 对流: 只能施加在面上(二维分析时只能施加在边上)对流q由导热膜系数h,面积A,以及表面温度urfce与环境温度Tbit的差值来定义。q = hA(Tsurface- Tambient) “h” 和 “Tambient” 是顾客指定的值 导热膜系数 h 可以是常量或是温度的函数 与温度有关的对流： 为系数类型选择Taul(Temperatu)输入对流换热系数-温度表格数据在细节窗口中,为h(）指定温度的解决 方式 几种常用的对流系数可以从一种样本文献中导入。新的对流系数可以保存 在文献中。辐射: 施加在面上(二维分析施加在边上）(44) 式中:QR = seFA urfce- ambi
9、et 斯蒂芬一玻尔兹曼常数 =放射率 A = 辐射面面积F 形状系数 （默认是） 只针对环境辐射，不存在于面面之间(形状系数假设为） 斯蒂芬一玻尔兹曼常数自动以工作单位制系统拟定D. 求解选项Training Manual 从rkbenchtoolbox插入Stey-Stte Temal将在projcsceat里建立一种 SS hermalssem（ SS热分析） 在Mecani 里,可以使用nyisSettngs 为热分析设立求解选项。 注意，第四章的静态分析中的AnaysisDataManagmt选项在这里也可以使用。 求解模型Training Manual 为了实现热应力求解,需要在求解
10、时把构造分析关联到热模型上。加的构造载荷和约束。 求解构造 在Static Strctul中插入了一种impr oad分支，并同步导入了施E. 成果和后解决Training Manual后解决可以解决多种成果： 温度 热通量反作用的热流速 顾客自定义成果模拟时,成果一般是在求解前指定,但也可以在求解结束后指定。 搜索模型求解成果不需要在进行一次模型的求解。 温度Training Manual 温度: 温度是标量,没有方向可以得到热通量的等高线或矢量图： 热通量 q定义为q = -KXX 热通量Training Manual 可以指定Tta He Fx(整体热通量）和Directoal eat lux(方向热通量） 激活矢量显示模式显示热通量的大小和方向 响应热流速Training Manual 对给定的温度、对流或辐射边界条件可以得到响应的热流量： 通过插入pbe指定响应热流量,或 顾客可以交替的把一种边界条件拖放到Soltin上后搜索响应从Probe菜单下选择或拖放边界条件F. 作业 6 稳态热分析Training Manual 作业6 稳态热分析 目的: 分析图示泵壳的热传导特性
