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有限元上机实验报告(董妍).pdf
有限元实验报告 董妍-学号5070309005
有限元实验报告
（董妍5070309005 ）
Project 1 温度场的有限元分析
一、问题描述
有一很长的空心圆柱模具，其截面结构见图 （内径3mm，外径10mm）。已知材料的导热
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系数为35 (W/m·K)，密度为7800Kg/m ，比热为460(J/Kg ·K)。现要将模具放入空气加热
炉内进行加热使之奥氏体化。若模具初始为室温25℃，空气加热炉炉温为1000℃，模具的
2 2
内外换热系数分别为80 (W/m ·K)和250 (W/m ·K)。通过有限元模拟计算出该模具内温度
场的分布，同时绘出升温最快点和最慢点的加热曲线。
为了比较不同参数下对内部温度场分布的影响情况，
我计划在实验过程中将内部换热系数、材料导热系数、材
料比热以及模具尺寸作一些变化，考察这几个参数的变化
对温度场分布的影响。参数的选择会在“参数设计”部份
详细说明。
二、模型说明
为了提高运算效率，利用对称性原理，我们可以仅就模具的四分之一界面进行分析即
可推知其他部分的温度场分布——因此我们建立一个扇形的模型（如图所示）。
从MSC.Marc 的Renumer 界面中可以看到所建立的模型的网格图，左栏显示模型的具
体情况。模型的单元类型为曲边四边形单元，单元数为200 ，节点数231 。
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有限元实验报告 董妍-学号5070309005
三、参数设计
为了更好的了解整个热传导过程中各个参数所起到的作用，我们通过只改变某一个参数
并固定其他参数的值来模拟温度场的分布。具体参数设计如下：
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序号 导热系数(W/m ·K) 比热(J/Kg·K) 内换热系数 (W/m ·K) 内径/外径(mm)
1 35 460 80 3/10
2 80 460 80 3/10
3 35 800 80 3/10
4 35 460 280 3/10
5 35 460 80 3/6
6 35 460 80 5/10
说明：通过1、2 组可以比较出导热系数的影响；由1、3 组可以得到比热的影响；1、4
组数据的变化可以反映内部换热系数的影响；而由1、5、6 可以得到模具的尺寸大小对温度
场分布的影响。
四、操作流程 （此部分包括对材料参数、边界条件、初始条件以及计算设定的说明）
（一）、模型建立——Mesh Generation
打开MSC.Marc 软件，进入Main 菜单下的Mesh Generation ，即可在操作界面上添加点、
线、面等几何单元。
点击NODES 旁边的ADD 按钮，在Command 栏里输入
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