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靡杭沈
6 years ago
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1 练习 9A 热应力分析顺序耦合带散热片的轴对称管

2 9A. 热应力分析顺序耦合带散热片的轴对称管说明接上面练习 12 的轴对称散热片问题做一个热应力分析如下所示, 管内部有压力顶部的线 ( 在 Y=1.0 处 ) 代表一个对称边界, 我们将该线的所有节点的 UY 自由度耦合起来

3 9A. 热应力分析顺序耦合带散热片的轴对称管载荷和边界条件在 Y=1 的节点处耦合自由度 UY 从练习 12 的热分析获取节点温度施加内压力 10,000 psi 在线上施加对称边界条件

9A. 热应力分析顺序耦合带散热片的轴对称管 1. 按教师指定的工作目录, 用 pipe-th-str 作为作业名, 进入 ANSYS 2. 从练习 12 中恢复数据库文件 ( 或 pipe-th.db1): Utility Menu > File > Resume from 选择 pipe-th.db, 然后按 [OK] RESUME,pipe-th,db 3.

4 9A. 热应力分析顺序耦合带散热片的轴对称管 1. 按教师指定的工作目录, 用 pipe-th-str 作为作业名, 进入 ANSYS 2. 从练习 12 中恢复数据库文件 ( 或 pipe-th.db1): Utility Menu > File > Resume from 选择 pipe-th.db, 然后按 [OK] RESUME,pipe-th,db 3. 在 GUI 优选框中选择结构 : Main Menu > Preferences 选择 Structural 而不选 Thermal, 然后按 [OK] 4. 改变标题 : Utility Menu > File > Change Title... 标题为 2D AXI-SYMM THERMAL-STRESS ANALYSIS W/ INT. PRESS - ESIZE=0.125 [OK]

5 9A. 热应力分析顺序耦合带散热片的轴对称管 5. 删除实体模型边上的对流载荷 : Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Delete > All Load Data > All SolidMod Lds [OK] /PREP7 LSCLEAR,SOLID 6. 将温度单元改为相应的结构单元 : Main Menu > Preprocessor > Element Type > Switch Elem Type 选择 Thermal to Struc, 然后按 [OK] 检查警告信息窗, 然后按 [Close] ETCHG,TTS

在练习 12 的热应力分析中施加温度荷载 : Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Temperature > From Therm Analy 选择结果文件

6 9A. 热应力分析顺序耦合带散热片的轴对称管 7. 将单元选项设为轴对称 : Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete [Options...] 将 K3 设为轴对称, 然后按 [OK] [Close] KEYOPT, 1, 3, 1 9. 在练习 12 的热应力分析中施加温度荷载 : Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Temperature > From Therm Analy 选择结果文件 pipe-th.rth, 然后按 [OK] LDREAD,TEMP,,,,,pipe-th,rth 9. 在线 (Y=0 ) 上施加对称边界条件 : Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural >Displacement > Symmetry B.C. > On Lines 选择线 3, 5, 11, 然后按 [OK] DL,3,,SYMM DL,5,,SYMM DL,11,,SYMM

.. 通过 By Location 选择 Nodes 选择 Y coordinates 将 Min,Max 设为 1, 然后按 [OK] NSEL,S,LOC,Y,1 10b.

7 9A. 热应力分析顺序耦合带散热片的轴对称管 10. 将节点自由度 ( 在 Y=1) UY 耦合 : 10a. 选择节点 ( 在 Y=1): Utility Menu > Select > Entities... 通过 By Location 选择 Nodes 选择 Y coordinates 将 Min,Max 设为 1, 然后按 [OK] NSEL,S,LOC,Y,1 10b. 将选择的一组节点在 UY 方向上耦合起来 : Main Menu > Preprocessor > Coupling / Ceqn > Couple DOFs [Pick All] 将 NSET 设为 1 将 Lab 设为 UY, 然后按 [OK] Utility Menu > Select > Everything CP,1,UY,ALL ALLSEL,ALL

8 9A. 热应力分析顺序耦合带散热片的轴对称管 11. 将内部压力施加在线上 : Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Pressure > On Lines 拾取线 9 和 9, 然后按 [OK] 将 VALUE 设为 1000, 然后按 [OK] SFL,9,PRES,1000 SFL,9,PRES, 通过显示体荷载检查温度载荷 : Utility Menu > PlotCtrls > Symbols 将体载荷符号设为 Structural temps, 然后按 [OK] Utility Menu > Plot > Elements /PBF,TEMP,,1 EPLOT

9 9A. 热应力分析顺序耦合带散热片的轴对称管 9. 存储数据库并计算结果 : Pick the SAVE_DB button in the Toolbar (or select: Utility Menu > File > Save as Jobname.db) Main Menu > Solution > Solve > Current LS 观察 /STATUS Command 窗口并关闭 [OK] [Close] 在求解结束时关闭黄色信息框 : SAVE /SOLU SOLVE 14. 进入后处理并观察结果 : Main Menu > General Postproc /POST1

10 9A. 热应力分析顺序耦合带散热片的轴对称管 14a. 显示位移 : Main Menu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu 拾取 DOF solution 和 Translation USUM, 选择 Def + undef edge, 然后按 [OK] PLNSOL,U,SUM,2,1

11 9A. 热应力分析顺序耦合带散热片的轴对称管 14b. 画 von Mises 应力 : Main Menu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu 拾取 Stress 和 von Mises SEQV, 选择 Def shape only, 然后按 [OK] PLNSOL,S,EQV

12 9A. 热应力分析顺序耦合带散热片的轴对称管 14c. 画径向应力等值线图 : Main Menu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu 拾取 Stress 和 X-direction SX, 然后按 [OK] PLNSOL,S,X

13 9A. 热应力分析顺序耦合带散热片的轴对称管 14d. 绕 Y 轴将轴对称的径向应力扩展 90 度, 然后关于 x-z 平面做镜面反射 : Utility Menu > PlotCtrls > Style > Symmetry Expansion > 2D Axi-Symmetric... 拾取 1/4 expansion 然后选择镜像, 按 [OK] [ISO] /EXPAND, 9,AXIS,,,10,,2,RECT,HALF,, /VIEW,1,1,1,1 /REPLOT

14 9A. 热应力分析顺序耦合带散热片的轴对称管

15 9A. 热应力分析顺序耦合带散热片的轴对称管 14e. 画纵向 ( 轴向 ) 的应力图 : Main Menu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu 拾取 Stress 和 Y-direction SY, 然后按 [OK] PLNSOL,S,Y

16 9A. 热应力分析顺序耦合带散热片的轴对称管 14f. 画切向应力 ( 周向或环向 ) : Main Menu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu 拾取 Stress 和 Z-direction SZ, 然后按 [OK] PLNSOL,S,Z

17 9A. 热应力分析顺序耦合带散热片的轴对称管 15. 存储并退出 ANSYS: 在工具条上拾取 QUIT ( 或选择 : Utility Menu > File > Exit...) 选择 Save Everything [OK] FINISH /EXIT,ALL

18 练习 9B 热应力分析直接耦合带散热片的轴对称管

19 9B. 热应力分析直接耦合带散热片的轴对称管说明在这个练习题中, 我们将用直接耦合方法重做前面的题目这个轴对称的散热片将被用来分析以前施加的热和结构荷载

20 9B. 热应力分析直接耦合带散热片的轴对称管施加与练习 12 相同的荷载同时施加内部压力内部压力 = 1000 psi

9B. 热应力分析直接耦合带散热片的轴对称管 1. 按教师指定的工作目录, 用 pipe-direct 作为作业名进入 ANSYS 2. 读入 pipe-th.inp 文件建立 2-D 轴对称模型, 在线上指定网格份数 : Utility Menu > File > Read Input from 选择 pipe-th.inp, 然后按 [OK] /INPUT,pipe-th,inp 3.

21 9B. 热应力分析直接耦合带散热片的轴对称管 1. 按教师指定的工作目录, 用 pipe-direct 作为作业名进入 ANSYS 2. 读入 pipe-th.inp 文件建立 2-D 轴对称模型, 在线上指定网格份数 : Utility Menu > File > Read Input from 选择 pipe-th.inp, 然后按 [OK] /INPUT,pipe-th,inp 3. 添加轴对称耦合场单元类型 (plane9): Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete 选择 Coupled Field 和 Vector Quad 9, 然后按 [OK] 4. 把单元选项改为 structural / thermal, 轴对称 : Options K1 = UX UY Temp AZ K3 = Axisymmetric [OK] [Close] ET,1,PLANE9 KEYOPT,1,1,4 KEYOPT,1,3,1

22 9B. 热应力分析直接耦合带散热片的轴对称管 5. 将模型用 2-D 的四边形单元划分映射网格 : Main Menu > Preprocessor > Meshing > MeshTool 选择 Global, 按 [Set] 将 SIZE 设为 0.25/2, 然后按 [OK] 选择 Mapped, 然后按 [Mesh] [Pick All] MSHAPE,0,2D MSHKEY,1 ESIZE,0.25/2 AMESH,ALL 6. 从材料库中读入 304 号钢的材料特性 : Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Library > Library Path 输入路径 Path for READING files ( 例如, h:\ansys57\matlib) [OK] Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Library > Import Library 选择 BIN, 然后按 [OK] 选择 Stl_AISI-304.BIN_MPL, 然后按 [OK] 观察 ansuitmp 窗口关闭 ansuitmp 窗口

23 9B. 热应力分析直接耦合带散热片的轴对称管 7. 在实体模型的线上施加对流荷载 : Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Thermal > Convection > On Lines 拾取外部的四条线, 然后按 [OK] 设 VALI = 0.69e-4 和 VAL2I = 70, 然后按 [Apply] 拾取内部的两条线, 然后按 [OK] 设 VALI = 0.29e-3 和 VAL2I = 450, 然后按 [OK] SFL,2,CONV,0.69e-4,,70 SFL,6,CONV,0.69e-4,,70 SFL,7,CONV,0.69e-4,,70 SFL,10,CONV,0.69e-4,,70 SFL,9,CONV,0.29e-3,,450 SFL,9,CONV,0.29e-3,,450

24 9B. 热应力分析直接耦合带散热片的轴对称管 9. 在线上施加内部均匀压力 : Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Pressure > On Lines 拾取线段 9 和 9, 然后按 [OK] 设压力值为 1000, 然后按 [OK] SFL,9,PRES,1000 SFL,9,PRES,1000

25 9B. 热应力分析直接耦合带散热片的轴对称管 9. 将 Y=1 处的节点的自由度在 UY 方向上耦合 : 9a. 选择 Y=1 处的节点 : Utility Menu > Select > Entities... 选择 Nodes 和 By Location 选择 Y coordinates 将最大和最小均设为 1, 然后按 [OK] NSEL,S,LOC,Y,1 9b. 在选择的节点集合上定义 UY 方向的耦合 : Main Menu > Preprocessor > Coupling / Ceqn > Couple DOFs [Pick All] NSET = 1 设置 Lab = UY, 然后 [OK] Utility Menu > Select > Everything CP,1,UY,ALL ALLSEL,ALL

26 9B. 热应力分析直接耦合带散热片的轴对称管 10. 在 Y=0 的线上施加对称边界条件 : Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > Symmetry B.C. > On Lines 选择线 3, 5, 11, 然后 [OK] DL,3,,SYMM DL,5,,SYMM DL,11,,SYMM 11. 存储数据库并求解 : 在工具条上按 SAVE_DB 按钮 ( 或 Utility Menu > File > Save as Jobname.db) Main Menu > Solution > Solve > Current LS 查看 /STATUS Command 窗口, 然后关闭 [OK] [Yes] 出现警告信息, 继续求解 [Close] 求解完成后关闭黄色信息窗口 SAVE /SOLU SOLVE 12. 进入通用后处理器观察结果 : Main Menu > General Postproc /POST1

27 9B. 热应力分析直接耦合带散热片的轴对称管 12a. 画温度图 : Main Menu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu 拾取 DOF solution 和 Temperature TEMP, 然后按 [OK] PLNSOL,TEMP

28 9B. 热应力分析直接耦合带散热片的轴对称管 12b. 画位移图 : Main Menu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu 拾取 DOF solution 和 Translation USUM, 选择 Def + undef edge, 然后按 [OK] PLNSOL,U,SUM,2,1

29 9B. 热应力分析直接耦合带散热片的轴对称管 12c. 画 von Mises 应力图 : Main Menu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu 拾取 Stress 和 von Mises SEQV, 选择 Def shape only, 然后按 [OK] PLNSOL,S,EQV

30 9B. 热应力分析直接耦合带散热片的轴对称管 12d. 绕 Y 轴将轴对称的径向应力扩展 90 度, 然后关于 x-z 平面镜面反射 : Utility Menu > PlotCtrls > Style > Symmetry Expansion > 2D Axi-Symmetric... 拾取 1/4 expansion 并将镜像设为 yes, 然后按 [OK] [ISO] /EXPAND, 9,AXIS,,,10,,2,RECT,HALF,, /VIEW,1,1,1,1 /REPLOT

31 9B. 热应力分析直接耦合带散热片的轴对称管 12e. 画温度 : Main Menu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu 拾取 DOF solution 和 Temperature TEMP, 然后按 [OK] PLNSOL,TEMP

32 9B. 热应力分析直接耦合带散热片的轴对称管 9. 保存并退出 ANSYS: 在工具条上按 QUIT ( 或选择 : Utility Menu > File > Exit...) 选择 Save Everything [OK] FINISH /EXIT,ALL

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No Slide Title 练习 10A 后处理连杆 10A. 后处理连杆说明对练习 9B 中的连杆进行后处理, 练习查询和路径操作检查误差, 重新划分网格并求解比较两组结果 10A. 后处理连杆 Training Manual 1. 按教师指定的目录, 以 conn-rod 为作业名, 进入 ANSYS 2. 从练习 9B 中恢复数据库文件 conn-rod.db : Utility Menu > File > Resume