Ansys热分析教程_瞬态分析.ppt

瞬态结果动画 通常，要得到系统的响应要查看一系列的快照。ANSYS动画特性可以完成这个任务。使用下列菜单对结果按照时间做动画: 2 3 1 注: “Animate Over Results” 选项载不需要插值的情况下可以使用 6 指定要动画的系列 指定动画的结果项 4 5 时间历程后处理器 ANSYS 时间历程后处理器 (POST26)用于查看分析结果变量随时间或其它结果变化的情况。 变量可以列表和图形显示。 下列表格列出了可以在热分析中定义的变量类型: 这些变量可以绘制随 时间的曲线 定义变量 使用时间历程后处理器中的下列菜单定义变量: 2 菜单允许用户识别结果数据，设置变量号码，将其它分析的变量结合等。缺省情况下，可以定义10个变量，ANSYS使用当前结果文件中的数据。 变量 1-5已经定义。注意ANSYS总是将变量1定义为时间。因此，用户定义的变量从号码2开始。 定义变量 (续) 3. 指定要定义的变量类型。我们将指定节点234上的温度为变量。 4. 单击OK 5. 选择节点 234 6. 单击OK 3 4 5 6 定义变量 (续) 7. 指定变量号码。注意ANSYS如何自动指定下一个可以使用的号码。 8. 这是刚才选择的节点号码。如果需要可以改变。 9. 该变量与这里指定的标号相联系。 8 7 9 10.温度是热分析中唯一可以使用的DOF。 10 11 列出变量 使用这些菜单列出已经定义的变量： 2 3 1 缺省情况下，变量总是与时间变量相应的列表和绘图。 列出变量(续) 本菜单用于列出变量的最大和最小值: 1 2 3 绘制变量 使用这些菜单绘制变量: 2 3 1 用户指定绘图特性 用户可以使用菜单自己定义绘图的方式: 这些菜单允许用户改变图形特性如线宽，字体大小，标记，颜色，坐标轴的数值范围等 2 1 3 在数学操作中使用变量 可以对变量进行许多数学操作: 我们做一个例子看如何使用这些菜单。 表格操作菜单允许用户将变量传递到数组中或反向传递。 例子 - 温度对时间微分 在前面我们定义量表示节点234的温度的变量，并将它随时间绘图。假设需要变量随时间的变化率 ，可以计算如下： 2. 指定本步操作所用的变量号码。 3. 结果可以乘以一个因子，我们使用1。 4. 要微分的变量。 5. 微分对本变量计算。 6. 计算结果变量。 2 3 4 5 6 7 1 例子 - 温度对时间微分 结果变量列表和绘图: * * * * * * * * * * * * * 瞬态分析 何为瞬态分析? 由于受随时间变化(或不变)的载荷和边界条件,如果需要知道系统随时间的响应，就需要进行瞬态分析 。 热能存储效应在稳态分析中忽略，在此要考虑进去。时间，在稳态分析中只用于计数，现在有了确定的物理含义。 涉及到相变的分析总是瞬态分析。这种比较特殊的瞬态分析在第9章中讨论。 时变载荷 时变响应 除了导热系数 (k), 密度 (r) 和 比热 (c ) ，对于能传递和存储热能的体素必须指定材料特性。可以定义 热焓 (H) (在相变分析中需要输入)。 这些材料特性用于计算每个单元的热存储性质并叠加到比热矩阵 [C]中。如果模型中有热质量交换，这些特性用于确定热传导矩阵 [K]的修正项。 瞬态分析前处理考虑因素 * MASS71热质量单元比较特殊，它能够存贮热能单不能传导热能。因此，本单元不需要热传导系数。 瞬态分析前处理考虑因素(续) 象稳态分析一样，瞬态分析也可以是线性或非线性的。如果是非线性的，前处理与稳态非线性分析有同样的要求。 稳态分析和瞬态分析对明显的区别在于加载和求解 过程。 在瞬态热分析数值方法的一个简单介绍以后，我们将集中解释这些过程。 控制方程 回忆线性系统热分析的控制方程矩阵形式。热存储项的计入将静态系统转变为瞬态系统: 在瞬态分析中，载荷随时间变化. . . . . . 或,对于非线性瞬态分析, 时间 和 温度: 热存储项 = (比热矩阵) x (时间对温度的微分) 对于线性热系统,温度从一个时刻到另一个时刻连续变化: 对于热瞬态分析，为了在时间的离散点上得到系统方程的解使用时间积分过程。求解之间时间的变化称为时间积分步 (ITS)。 通常情况下，ITS越小，计算结果越精确。 时间积分 T t T t D t tn tn+1 tn+2 选择合理的时间步很重要，它影响求解的精度和收敛性。 如果时间步长 太小, 对于有中间节点的单元会形成不切实际的振荡，造成温度结果不真实。 时间步大小建议 T t D t 如果时间步长 太大, 就不能得到足够的温度梯度。 一种方法是先指定一个相对较保守的初始时间步长，然后使用自动时间步长按需要增加时间步。下面说明使用自动时