Ansys2024热力学有限元分析从入门到精通

目　录
前言
第1章　Ansys热分析简介及常用操作1
1.1　Ansys热分析简介2
1.1.1　Ansys的热分析能力2
1.1.2　Ansys热分析分类3
1.1.3　Ansys中与热相关的耦合场分析种类3
1.1.4　Ansys中热分析单元简介3
1.2　Ansys中常用操作5
1.2.1　拾取操作5
1.2.2　显示操作6
第2章　热分析基础知识9
2.1　传热学基本理论10
2.1.1　符号与单位10
2.1.2　热传递的方式11
2.1.3　热力学**定律12
2.1.4　热分析的控制方程12
2.2　热分析有限元法13
2.3　热分析网格划分误差及计算误差估计14
第3章　稳态热分析16
3.1　 稳态热分析概述17
3.1.1　稳态热分析定义17
3.1.2　稳态热分析的控制方程17
3.2　热载荷和边界条件的类型17
3.2.1　概述17
3.2.2　热载荷和边界条件注意事项18
3.3　稳态热分析基本步骤18
第4章　稳态热分析实例详解21
4.1　实例一——电线生热分析22
4.1.1　问题描述22
4.1.2　问题分析22
4.1.3　GUI操作步骤22
4.1.4　APDL命令流程序38
4.2　实例二——蒸汽管分析40
4.2.1　问题描述40
4.2.2　问题分析41
4.2.3　GUI操作步骤41
4.2.4　APDL命令流程序54
4.3　实例三——热力管分析59
4.3.1　问题描述59
4.3.2　问题分析59
4.3.3　GUI操作步骤59
4.3.4　APDL命令流程序78
4.4　实例四——肋片换热器分析78
4.4.1　问题描述78
4.4.2　问题分析78
4.4.3　GUI操作步骤79
4.4.4　APDL命令流程序86
第5章　瞬态热分析与非线性热分析87
5.1　瞬态热分析概述88
5.1.1　瞬态热分析特性88
5.1.2　瞬态分析前处理考虑因素88
5.1.3　控制方程89
5.1.4　时间积分与时间步长预测89
5.1.5　时间步长设置90
5.1.6　数值求解过程91
5.1.7　瞬态分析准确程度的评估92
5.1.8　初始条件的施加92
5.2　非线性分析综述94
5.2.1　非线性分析特点94
5.2.2　稳态非线性求解过程94
5.2.3　非线性分析步骤95
第6章　瞬态热分析实例详解103
6.1　实例一—钢板加热过程分析104
6.1.1　问题描述104
6.1.2　问题分析104
6.1.3　GUI操作步骤104
6.1.4　APDL命令流程序112
6.2　实例二—钢制零件淬油过程分析114
6.2.1　问题描述114
6.2.2　问题分析114
6.2.3　GUI操作步骤114
6.2.4　APDL命令流程序122
6.3　实例三—温度控制加热器分析124
6.3.1　问题描述124
6.3.2　问题分析124
6.3.3　GUI操作步骤125
6.3.4　APDL命令流程序133
6.4　实例四—两环形零件在圆筒形水箱中的冷却过程133
6.4.1　问题描述133
6.4.2　问题分析134
6.4.3　GUI操作步骤 134
6.4.4　APDL命令流程序140
第7章　热辐射分析141
7.1　热辐射基本理论及在Ansys中的处理方法142
7.1.1　热辐射特性142
7.1.2　热辐射基本术语142
7.1.3　Ansys中热辐射的处理方法145
7.2　Ansys中辐射建模方法145
7.2.1　使用辐射线单元建立辐射模型145
7.2.2　使用表面效应单元建立辐射模型146
7.2.3　使用辐射矩阵单元建立辐射模型148
7.2.4　使用Radiosity求解器方法建立辐射模型153
第8章　热辐射分析实例详解154
8.1　实例一—黑体热辐射分析155
8.1.1　问题描述155
8.1.2　问题分析155
8.1.3　GUI操作步骤155
8.1.4　APDL命令流程序158
8.2　实例二—两同心圆柱体间热辐射分析159
8.2.1　问题描述159
8.2.2　问题分析160
8.2.3　GUI操作步骤160
8.2.4　APDL命令流程序169
8.3　实例三—长方体钢坯料空冷过程分析171
8.3.1　问题描述171
8.3.2　问题分析171
8.3.3　GUI操作步骤171
8.3.4　APDL命令流程序176
8.4　实例四—圆台形物体热辐射分析176
8.4.1　问题描述176
8.4.2　问题分析177
8.4.3　GUI操作步骤177
8.4.4　APDL命令流程序183
第9章　相变分析184
9.1　相变基本术语185
9.1.1　相和相变185
9.1.2　潜在热量和焓185
9.2　Ansys中的相变分析基本思路及求解设置186
9.2.1　相变分析基本思路186
9.2.2　求解设置188
第10章　相变分析实例详解190
10.1　实例一—茶杯中水结冰过程分析191
10.1.1　问题描述191
10.1.2　问题分析191
10.1.3　GUI操作步骤191
10.1.4　APDL命令流程序203
10.2　实例二—某零件铸造过程分析206
10.2.1　问题描述206
10.2.2　问题分析207
10.2.3　GUI操作步骤207
10.2.4　APDL命令流程序216
10.3　实例三—某焊接件两焊缝在顺序焊接过程分析216
10.3.1　问题描述216
10.3.2　问题分析216
10.3.3　GUI操作步骤217
10.3.4　APDL命令流程序227
第11章　生死单元技术228
11.1　单元的生和死的定义229
11.2　单元生死的基本原理229
11.3　使用Ansys结果控制单元生死方法232
11.4　应用单元生死技术的注意事项233
第12章　与温度场相关的耦合场分析234
12.1　耦合场分析概述235
12.1.1　耦合场分析的定义235
12.1.2　耦合场分析的类型235
12.1.3　直接耦合解法或间接耦合解法的应用范围238
12.1.4　涉及热分析的直接耦合分析和间接耦合分析典型应用实例238
12.2　间接手工热-应力耦合分析239
12.2.1　基本特点239
12.2.2　基本过程239
12.2.3　基本操作步骤241
12.3　摩擦生热在Ansys