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基于ANSYS热—固耦合分析教程

耦合分析分为间接耦合分析和直接耦合分析两种。间接耦合分析是指按照顺序进行两次或多次相关场分析。直接耦合分析则是指利用包含所有必须自由度的耦合单元类型,通过一次分析便能得出所需的耦合场分析结果。对于热—固耦合分析来说,采用间接耦合分析法更为方便和快捷。
方法/步骤
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1)对结构进行有限元建模;2)施加结构温度边界条件并进行热分析;3)存贮热分析结果;4)进行结构分析前处理;5)读取热分析结果并将其作为温度载荷施加到结构的各个节点上;6)对结构场进行求解并进行相关结果后处理。

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根据所用软件的不同,上述操作方法略有差别,但其本质都是一样的,最终的目的都是将热分析的结果作为温度载荷施加到结构场中。

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对于热—固耦合分析来说,一般应知的材料参数有:弹性模量;泊松比;热膨胀系数;热导率;表面传热系数等(这些参数一般随温度的变化而不同)。

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需要注意的是,在结构场分析过程中,施加的温度载荷所产生的热应力对结构的位移约束相当敏感,因为位移约束势必要阻碍结构的热膨胀,一般在结构位移约束位置会引起高度的热应力集中。而避免热应力集中最为有效的办法就是尽可能地释放位移约束,使结构处于自由热膨胀状态。如热力管道上所安装的伸缩节(也叫膨胀节)便是起到这种作用。

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