ANSYS多物理耦合場有限元分析PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1ANSYS多物理耦合場有限元分析多物理耦合場有限元分析ANSYSANSYS多物理耦合場有限元分析多物理耦合場有限元分析結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)-熱熱耦合分析耦合分析流體流體-固體固體耦合分析耦合分析第1頁/共162頁ANSYSANSYS熱分析熱分析第2頁/共162頁ANSYSANSYS熱分析熱分析第3頁/共162頁Tnq*dTdnndirection in gradient thermalre temperatundirection in ty conductivi thermalWhere,ndirection in areaunit per rate flowheat *nTTKnTKqnnnnA

2、NSYSANSYS熱分析熱分析第4頁/共162頁TsTBre temperatufluidbulk re temperatusurfacetcoefficien film convective Where,fluid and surfacebetween areaunit per rate flowheat )(*BSfBSfTThTThqANSYSANSYS熱分析熱分析第5頁/共162頁分方程。分方程。0generatedboundary heout thru tboundary ein thru thstoredEEEEANSYSANSYS熱分析熱分析第6頁/共162頁常用的熱單元類型材料

3、特性材料特性至少需要至少需要 Kxx Kxx 穩(wěn)態(tài)分析熱傳導(dǎo)系數(shù)。穩(wěn)態(tài)分析熱傳導(dǎo)系數(shù)。如果是瞬態(tài)分析，則需要比熱如果是瞬態(tài)分析，則需要比熱 ( (C) C) 。優(yōu)先設(shè)置為優(yōu)先設(shè)置為 “thermalthermal” （熱分析），在熱分析），在 GUI GUI 方式中只顯示熱材料特性方式中只顯示熱材料特性。實常數(shù)實常數(shù)主要用于殼和線單元。主要用于殼和線單元。ANSYSANSYS熱分析熱分析第7頁/共162頁ANSYSANSYS熱分析熱分析第8頁/共162頁相應(yīng)的節(jié)點處的有限元平衡方程為相應(yīng)的節(jié)點處的有限元平衡方程為:0.qzTkzyTkyxTkxzzyyxxQKT ANSYSANSYS熱分析熱分

4、析第9頁/共162頁ANSYSANSYS熱分析熱分析第10頁/共162頁ANSYSANSYS熱分析熱分析第11頁/共162頁 - ANSYSANSYS熱分析熱分析第12頁/共162頁ANSYSANSYS熱分析熱分析第13頁/共162頁由于受隨時間變化的載荷和邊界條件由于受隨時間變化的載荷和邊界條件,如果需要知道系統(tǒng)隨時間的響應(yīng)，就需要進(jìn)行如果需要知道系統(tǒng)隨時間的響應(yīng)，就需要進(jìn)行瞬態(tài)分析瞬態(tài)分析 。熱能存儲效應(yīng)在穩(wěn)態(tài)分析中忽略，在此要考慮進(jìn)去。時間，在穩(wěn)態(tài)分析中只用于計數(shù)，現(xiàn)在有了確定的物理含義。熱能存儲效應(yīng)在穩(wěn)態(tài)分析中忽略，在此要考慮進(jìn)去。時間，在穩(wěn)態(tài)分析中只用于計數(shù)，現(xiàn)在有了確定的物理含義。

5、涉及到相變的分析總是瞬態(tài)分析。涉及到相變的分析總是瞬態(tài)分析。時變載荷時變載荷時變響應(yīng)時變響應(yīng)ANSYSANSYS熱分析熱分析第14頁/共162頁除了導(dǎo)熱系數(shù)除了導(dǎo)熱系數(shù) (k), 還要定義還要定義密度密度 (r r) 和和 比熱比熱 (c ) 。 穩(wěn)態(tài)分析和瞬態(tài)分析對明顯的區(qū)別在于穩(wěn)態(tài)分析和瞬態(tài)分析對明顯的區(qū)別在于加載和求解加載和求解 過程。過程。* MASS71熱質(zhì)量單元比較特?zé)豳|(zhì)量單元比較特殊，它能夠存貯熱能單不能傳殊，它能夠存貯熱能單不能傳導(dǎo)熱能。因此，本單元不需要導(dǎo)熱能。因此，本單元不需要熱傳導(dǎo)系數(shù)。熱傳導(dǎo)系數(shù)。ANSYSANSYS熱分析熱分析第15頁/共162頁回憶線性系統(tǒng)熱分析的控

6、制方程矩陣形式。熱存儲項的計入將靜態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)樗不貞浘€性系統(tǒng)熱分析的控制方程矩陣形式。熱存儲項的計入將靜態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)樗矐B(tài)系統(tǒng)態(tài)系統(tǒng):在瞬態(tài)分析中，載荷隨在瞬態(tài)分析中，載荷隨時間時間變化變化. . . . . 或或,對于非線性瞬態(tài)分析對于非線性瞬態(tài)分析, 時間時間 和和 溫度溫度: QTKTC tQTKTC tTQTTKTTC,熱存儲項熱存儲項 = (比熱矩陣比熱矩陣) x (時間對溫度的微分時間對溫度的微分)ANSYSANSYS熱分析熱分析第16頁/共162頁選擇合理的時間步很重要，它影響求解的精度和收斂性。選擇合理的時間步很重要，它影響求解的精度和收斂性。如果時間步長如果時間步長 太小太小,

7、 對于有中間節(jié)點的單元會對于有中間節(jié)點的單元會形成不切實際的振蕩，造成溫度結(jié)果不真實。形成不切實際的振蕩，造成溫度結(jié)果不真實。TtD D t如果時間步長如果時間步長 太大太大, 就不能就不能得到足夠的溫度梯度。得到足夠的溫度梯度。一種方法是先指定一個相對較保守的初始時間步長，然后使用自動時間步長按需要增加時間步。下面說明使用自動時間步長大致估計初始時間步長的方法。一種方法是先指定一個相對較保守的初始時間步長，然后使用自動時間步長按需要增加時間步。下面說明使用自動時間步長大致估計初始時間步長的方法。ANSYSANSYS熱分析熱分析第17頁/共162頁在瞬態(tài)熱分析中大致估計初始時間步長，可以使用在

8、瞬態(tài)熱分析中大致估計初始時間步長，可以使用Biot和和Fourier數(shù)。數(shù)。 Biot 數(shù)數(shù) 是無量綱的對流和傳導(dǎo)熱阻的比率是無量綱的對流和傳導(dǎo)熱阻的比率:其中其中 D x是名義單元寬度是名義單元寬度, h是平均對流換熱系數(shù)，是平均對流換熱系數(shù)，K 是平均導(dǎo)熱系數(shù)。是平均導(dǎo)熱系數(shù)。Fourier 數(shù)數(shù) 是無量綱的時間是無量綱的時間(Dt/t ) , 對于寬度為對于寬度為D x 的單元它量化了熱傳導(dǎo)與熱存儲的相對比率的單元它量化了熱傳導(dǎo)與熱存儲的相對比率:其中其中 r 和和 c 是平均的密度和比熱是平均的密度和比熱。KxhBiD2)( xctKFoDDrANSYSANSYS熱分析熱分析第18頁/

9、共162頁如果如果Bi 1: 時間步長可以用時間步長可以用Fourier 和和 Biot數(shù)的乘積預(yù)測數(shù)的乘積預(yù)測:求解求解 D t 得到得到: (Again, where 0.1 b 0.5)時間步長的預(yù)測精度隨單元寬度的取值，時間步長的預(yù)測精度隨單元寬度的取值，材料特性的材料特性的平均方法和比例因子平均方法和比例因子b 而變化。而變化。brrDDDDDxcthKxhxctKBiFo2)(cKandwherexKxctrababrbDDD5 . 01 . 0,)()(22hxctDDrbANSYSANSYS熱分析熱分析第19頁/共162頁ANSYS缺省情況下是穩(wěn)態(tài)分析。使用下列求解菜單指定要進(jìn)

10、行瞬態(tài)分析缺省情況下是穩(wěn)態(tài)分析。使用下列求解菜單指定要進(jìn)行瞬態(tài)分析:“FULL” 是瞬態(tài)熱分析唯一可以使用的選項。7. 用戶要輸入求解選項，并不是只對熱分析有效用戶要輸入求解選項，并不是只對熱分析有效 (如求解器，如求解器，N-R 選項等選項等)143256ANSYSANSYS熱分析熱分析第20頁/共162頁初始條件初始條件 必須對模型的每個溫度自由度定義，使得時間積分過程得以開始。必須對模型的每個溫度自由度定義，使得時間積分過程得以開始。施加在有溫度約束的節(jié)點上的初始條件被忽略。施加在有溫度約束的節(jié)點上的初始條件被忽略。根據(jù)初始溫度域的性質(zhì)，初始條件可以用以下方法之一指定根據(jù)初始溫度域的性質(zhì)

11、，初始條件可以用以下方法之一指定:注注: 如果沒有指定如果沒有指定初始溫度，初始初始溫度，初始DOF數(shù)值為數(shù)值為0。ANSYSANSYS熱分析熱分析第21頁/共162頁如果整個模型的初始溫度為均勻且非如果整個模型的初始溫度為均勻且非0，使用下列菜單指定，使用下列菜單指定:1234ANSYSANSYS熱分析熱分析第22頁/共162頁如果模型的初始溫度分布如果模型的初始溫度分布已知已知但但不均勻不均勻，使用這些菜單將初始條件施加在特定節(jié)點上使用這些菜單將初始條件施加在特定節(jié)點上:4. 用圖形選取或輸入點號的方法確定要建立初始溫度的節(jié)點。用圖形選取或輸入點號的方法確定要建立初始溫度的節(jié)點。5. 單擊

12、單擊 OK.注注: 當(dāng)手動或借助于輸入文件輸當(dāng)手動或借助于輸入文件輸入入IC命令時，可以使用節(jié)點組元命令時，可以使用節(jié)點組元名來區(qū)分節(jié)點。名來區(qū)分節(jié)點。12354ANSYSANSYS熱分析熱分析第23頁/共162頁注注: 沒有定義沒有定義DOF初始溫度的節(jié)點其初始溫度缺省為初始溫度的節(jié)點其初始溫度缺省為TUNIF命令指定的均勻數(shù)值。命令指定的均勻數(shù)值。6.選擇選擇 DOF 標(biāo)記標(biāo)記 “TEMP”。7. 指定初始溫度數(shù)值。指定初始溫度數(shù)值。8. 完成后單擊完成后單擊OK。單擊單擊APPLY重復(fù)操作，將初始溫度指定到其它節(jié)點上。重復(fù)操作，將初始溫度指定到其它節(jié)點上。678ANSYSANSYS熱分析

13、熱分析第24頁/共162頁當(dāng)模型中的初始溫度分布是當(dāng)模型中的初始溫度分布是不均勻不均勻且且未知未知的，單載荷步的穩(wěn)態(tài)熱分析可以用來確定瞬態(tài)分析前的初始溫度。要這樣做，按照下列步驟的，單載荷步的穩(wěn)態(tài)熱分析可以用來確定瞬態(tài)分析前的初始溫度。要這樣做，按照下列步驟:1. 穩(wěn)態(tài)第一載荷步穩(wěn)態(tài)第一載荷步:進(jìn)入求解器，使用穩(wěn)態(tài)分析類型。進(jìn)入求解器，使用穩(wěn)態(tài)分析類型。施加穩(wěn)態(tài)初始載荷和邊界條件施加穩(wěn)態(tài)初始載荷和邊界條件。為了方便，指定一個很小的結(jié)束時間為了方便，指定一個很小的結(jié)束時間 (如如1E-3 秒秒)。避免使用非常小的時間數(shù)值。避免使用非常小的時間數(shù)值 ( 1E-10) 因為可能形成數(shù)值錯誤。因為可能

14、形成數(shù)值錯誤。指定其它所需的控制或設(shè)置指定其它所需的控制或設(shè)置 (如非線性控制如非線性控制)。求解當(dāng)前載荷步。求解當(dāng)前載荷步。ANSYSANSYS熱分析熱分析第25頁/共162頁施加瞬態(tài)分析控制和設(shè)置。施加瞬態(tài)分析控制和設(shè)置。求解之前求解之前, 打開時間積分打開時間積分:求解當(dāng)前瞬態(tài)載荷步。求解當(dāng)前瞬態(tài)載荷步。求解后續(xù)載荷步。時間積分效果保持打開直到在后面的載荷步中關(guān)閉為止。求解后續(xù)載荷步。時間積分效果保持打開直到在后面的載荷步中關(guān)閉為止。2. 后續(xù)載荷步為瞬態(tài)后續(xù)載荷步為瞬態(tài):在第二個載荷步中，根據(jù)第一個載荷步施加載荷和邊界條件。記住刪除第一個載荷步中多余的載荷。在第二個載荷步中，根據(jù)第一個

15、載荷步施加載荷和邊界條件。記住刪除第一個載荷步中多余的載荷。1234ANSYSANSYS熱分析熱分析第26頁/共162頁象剛剛說明的那樣象剛剛說明的那樣, 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)分析可以迅速的變?yōu)榉治隹梢匝杆俚淖優(yōu)樗矐B(tài)瞬態(tài)分析，只要簡單的在后續(xù)載荷步中將時間積分效果分析，只要簡單的在后續(xù)載荷步中將時間積分效果打開打開。同樣，同樣，瞬態(tài)瞬態(tài)分析可以變成分析可以變成穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)分析，只要簡單的在后續(xù)載荷步中將時間積分效果分析，只要簡單的在后續(xù)載荷步中將時間積分效果關(guān)閉關(guān)閉。結(jié)論結(jié)論: 從求解方法來說，瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析的差別就在于時間積分。從求解方法來說，瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析的差別就在于時間積分。ANTYPE,TRA

16、NS + TIMINT,OFF ANTYPE,STATICANTYPE,STATIC + TIMINT,ON ANTYPE,TRANSANSYSANSYS熱分析熱分析第27頁/共162頁在本例中，不是在分析的在本例中，不是在分析的開始開始關(guān)閉時間積分效果來建立初始條件，而是在分析的關(guān)閉時間積分效果來建立初始條件，而是在分析的結(jié)束結(jié)束關(guān)閉時間積分來關(guān)閉時間積分來“加速加速”瞬態(tài)。瞬態(tài)。通常，分析的目標(biāo)將將瞬態(tài)熱現(xiàn)象中最嚴(yán)重的溫度梯度通常，分析的目標(biāo)將將瞬態(tài)熱現(xiàn)象中最嚴(yán)重的溫度梯度定量。這些梯度通常在瞬態(tài)的初始階段發(fā)生定量。這些梯度通常在瞬態(tài)的初始階段發(fā)生,并在系統(tǒng)進(jìn)并在系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時隨時間衰減。

17、入穩(wěn)態(tài)時隨時間衰減。當(dāng)系統(tǒng)響應(yīng)穩(wěn)定后，后面的結(jié)果就沒有意義了，分析可當(dāng)系統(tǒng)響應(yīng)穩(wěn)定后，后面的結(jié)果就沒有意義了，分析可以簡單的結(jié)束或如果穩(wěn)態(tài)溫度場也需要得到，就在最后以簡單的結(jié)束或如果穩(wěn)態(tài)溫度場也需要得到，就在最后載荷步關(guān)閉時間積分效果載荷步關(guān)閉時間積分效果。注意改變到穩(wěn)態(tài)邊界時的注意改變到穩(wěn)態(tài)邊界時的突變。最后一個載荷步的突變。最后一個載荷步的終止時間可以是任意的終止時間可以是任意的,但但必須比前面的瞬態(tài)載荷步必須比前面的瞬態(tài)載荷步時間數(shù)值要大。時間數(shù)值要大。ANSYSANSYS熱分析熱分析第28頁/共162頁打開控制打開控制 用于在當(dāng)瞬態(tài)熱分析接近穩(wěn)態(tài)時讓自動時間步用于在當(dāng)瞬態(tài)熱分析接近穩(wěn)態(tài)

18、時讓自動時間步 “打開打開”(增加增加)時間步長。在缺省情況下，如果連續(xù)時間步長。在缺省情況下，如果連續(xù)3個子步間的最大溫度變化都小于個子步間的最大溫度變化都小于 0.1個溫度單位，那么時間步長將迅速增加以提高效率。這個控制只能在求解控制中實現(xiàn)。用這些菜單改變設(shè)置個溫度單位，那么時間步長將迅速增加以提高效率。這個控制只能在求解控制中實現(xiàn)。用這些菜單改變設(shè)置:3. 指定溫度。指定溫度。4. 指定門檻值。指定門檻值。5. 指定子步數(shù)。指定子步數(shù)。6. 單擊單擊OK。123456ANSYSANSYS熱分析熱分析第29頁/共162頁要準(zhǔn)確模擬系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)，載荷必須以正確的幅值，在正確的時間和正確的速

19、率施加。要準(zhǔn)確模擬系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)，載荷必須以正確的幅值，在正確的時間和正確的速率施加?；貞浺幌螺d荷在載荷步中相對時間可以是回憶一下載荷在載荷步中相對時間可以是階躍階躍的或的或漸變漸變的的:ANSYS 缺省是漸變加載的。漸變加載可以提高瞬態(tài)求解的適應(yīng)性，如果有非線性時可以提高收斂性。參考第缺省是漸變加載的。漸變加載可以提高瞬態(tài)求解的適應(yīng)性，如果有非線性時可以提高收斂性。參考第4章學(xué)習(xí)章學(xué)習(xí)ANSYS如何處理漸變載荷。如何處理漸變載荷。ANSYSANSYS熱分析熱分析第30頁/共162頁要模擬階躍載荷，將載荷在很短的時間內(nèi)漸變施加到全值，然后在后續(xù)載荷步中保持不變。問題問題: 對茶壺進(jìn)行瞬態(tài)熱分析

20、。在底上施加熱流模擬爐子的加熱。對茶壺進(jìn)行瞬態(tài)熱分析。在底上施加熱流模擬爐子的加熱。熱流載荷應(yīng)該是階躍的還是漸變的如果熱流載荷應(yīng)該是階躍的還是漸變的如果 . . .1. 茶壺在一個剛?cè)贾臓t子上茶壺在一個剛?cè)贾臓t子上2. 茶壺載一個已經(jīng)很熱的爐子上茶壺載一個已經(jīng)很熱的爐子上ANSYSANSYS熱分析熱分析第31頁/共162頁當(dāng)進(jìn)行當(dāng)進(jìn)行直接耦合直接耦合時時, 多個物理場（如熱多個物理場（如熱電）的自由度同時進(jìn)行計算。這稱為電）的自由度同時進(jìn)行計算。這稱為直接方法直接方法，適用于多個物理場各自的響應(yīng)互相依賴的情況。由于平衡狀態(tài)要滿足多個準(zhǔn)則才能取得，直接耦合分析往往是非線性的。每個結(jié)點上的自由

21、度越多，矩陣方程就越龐大，耗費(fèi)的機(jī)時也越多。適用于多個物理場各自的響應(yīng)互相依賴的情況。由于平衡狀態(tài)要滿足多個準(zhǔn)則才能取得，直接耦合分析往往是非線性的。每個結(jié)點上的自由度越多，矩陣方程就越龐大，耗費(fèi)的機(jī)時也越多。下表列出了下表列出了ANSYS中可以用作直接耦合中可以用作直接耦合分析的單元類型。不是所有單元都有溫度分析的單元類型。不是所有單元都有溫度自由度。自由度。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第32頁/共162頁結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第33頁/共162頁鋁板的溫度將影響材料彈塑性特性和熱鋁板的溫度將影響材料彈塑性特性和熱應(yīng)變。應(yīng)變。機(jī)械和熱載荷使得板產(chǎn)生大應(yīng)變。新的機(jī)械和熱載荷使

22、得板產(chǎn)生大應(yīng)變。新的熱分析必須計入形狀改變。熱分析必須計入形狀改變。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第34頁/共162頁傳導(dǎo)線圈在鋼芯周圍產(chǎn)生電磁場。該區(qū)域傳導(dǎo)線圈在鋼芯周圍產(chǎn)生電磁場。該區(qū)域 的交變電流在鋼芯內(nèi)產(chǎn)生焦耳熱。的交變電流在鋼芯內(nèi)產(chǎn)生焦耳熱。鋼芯在熱作用下產(chǎn)生高溫，由于溫度變化鋼芯在熱作用下產(chǎn)生高溫，由于溫度變化梯度很大，因此必須考慮鋼芯材料特性隨梯度很大，因此必須考慮鋼芯材料特性隨溫度的變化。而且，磁場變化的強(qiáng)度和方溫度的變化。而且，磁場變化的強(qiáng)度和方向都會改變。向都會改變。象這種電磁場諧波分析，只要得出磁向量勢象這種電磁場諧波分析，只要得出磁向量勢A，就能計就能計算出電流密度

23、向量算出電流密度向量J。它用來計算下式中的焦耳熱它用來計算下式中的焦耳熱:22maxRIPowerRMSQj結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第35頁/共162頁結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第36頁/共162頁結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第37頁/共162頁熱熱 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)熱熱 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)許多問題需要許多問題需要熱到結(jié)構(gòu)熱到結(jié)構(gòu) 的耦合的耦合(溫度引起的熱膨脹溫度引起的熱膨脹)但反之不可但反之不可 結(jié)構(gòu)到熱結(jié)構(gòu)到熱 耦合是可以忽略的耦合是可以忽略的(小的應(yīng)變將不對初始的熱分析結(jié)果產(chǎn)生影響小的應(yīng)變將不對初始的熱分析結(jié)果產(chǎn)生影響)在實用問題中，這種方法比直接耦合要方便一些，因為分析使用的是

24、單場單元，不用進(jìn)行多次迭代計算。在實用問題中，這種方法比直接耦合要方便一些，因為分析使用的是單場單元，不用進(jìn)行多次迭代計算。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第38頁/共162頁葉片和盤中的溫度會產(chǎn)生熱膨脹應(yīng)變。這會葉片和盤中的溫度會產(chǎn)生熱膨脹應(yīng)變。這會顯著影響應(yīng)力狀態(tài)。顯著影響應(yīng)力狀態(tài)。由于應(yīng)變較小，而且接觸區(qū)域是平面對平面由于應(yīng)變較小，而且接觸區(qū)域是平面對平面的，因此溫度解不用更新。的，因此溫度解不用更新。Disk SectorAirfoilPlatformRoot下面是有關(guān)熱現(xiàn)象的一些可以使用間接耦合方法進(jìn)行分析的例子下面是有關(guān)熱現(xiàn)象的一些可以使用間接耦合方法進(jìn)行分析的例子:熱熱-結(jié)構(gòu)結(jié)

25、構(gòu):透平機(jī)葉片部件分析透平機(jī)葉片部件分析這種分析又叫做熱應(yīng)力分析。這種分析又叫做熱應(yīng)力分析。這合非常典型的分析類型將在后面有更加詳細(xì)的描這合非常典型的分析類型將在后面有更加詳細(xì)的描述。述。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第39頁/共162頁熱熱-電電:嵌于玻璃盤的電熱器嵌于玻璃盤的電熱器嵌于玻璃盤的電熱器中有電流。這嵌于玻璃盤的電熱器中有電流。這使得電線中有焦耳熱產(chǎn)生。使得電線中有焦耳熱產(chǎn)生。 由于熱效應(yīng)，電線和盤中溫度增加。由于系統(tǒng)的溫度變化不大，熱引起的電阻變化被忽略。因此，電流也是不變的。由于熱效應(yīng)，電線和盤中溫度增加。由于系統(tǒng)的溫度變化不大，熱引起的電阻變化被忽略。因此，電流也是不變

26、的。當(dāng)電壓當(dāng)電壓V求解后，可以用于下式中求解焦耳求解后，可以用于下式中求解焦耳熱熱:RVPowerQj2+ V -結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第40頁/共162頁結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第41頁/共162頁單元類型和選項單元類型和選項節(jié)點和單元坐標(biāo)系節(jié)點和單元坐標(biāo)系耦合和約束方程耦合和約束方程分析和載荷步選項分析和載荷步選項載荷和邊界條件載荷和邊界條件GUI 界面和標(biāo)題界面和標(biāo)題在建立帶有物理環(huán)境的模型時，要選在建立帶有物理環(huán)境的模型時，要選擇相容于所有物理場的單元類型。例擇相容于所有物理場的單元類型。例如，如， 8節(jié)點的熱塊單元與節(jié)點的熱塊單元與8節(jié)點的結(jié)節(jié)點的結(jié)構(gòu)塊單元相容

27、，而不與構(gòu)塊單元相容，而不與10節(jié)點結(jié)構(gòu)單節(jié)點結(jié)構(gòu)單元相容元相容:yesno在使用降階單元形狀時要注意。具有相同基本形狀的單元不一定支持該種單元的降階模式。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第42頁/共162頁結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第43頁/共162頁這種劃分方法在熱分析中可以得到滿意的溫度分布，但. . . . . 這樣的網(wǎng)格密度在結(jié)構(gòu)分析中才能得到準(zhǔn)確的結(jié)果。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第44頁/共162頁結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第45頁/共162頁1熱模型自動轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)模型，使用熱模型自動轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)模型，使用ETCHG 命令命令(見相應(yīng)單元表格見相應(yīng)單元表格)

28、。溫度可以直接從熱分析結(jié)果文件讀溫度可以直接從熱分析結(jié)果文件讀出并使用出并使用LDREAD 命令施加到結(jié)命令施加到結(jié)構(gòu)模型上。構(gòu)模型上。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第46頁/共162頁2結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第47頁/共162頁相同網(wǎng)格相同網(wǎng)格?5A. 將熱模型轉(zhuǎn)換為將熱模型轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)模型結(jié)構(gòu)模型 (ETCHG)5a. 清除熱網(wǎng)格并建立清除熱網(wǎng)格并建立結(jié)構(gòu)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)網(wǎng)格Yes(Option 1)No (Option 2)5B. 讀入熱載荷讀入熱載荷 (LDREAD)5b.寫節(jié)點文件寫節(jié)點文件(NWRITE) 并存儲結(jié)并存儲結(jié)構(gòu)文件構(gòu)文件5c.讀入熱模型并進(jìn)行讀入熱模型并進(jìn)行溫度

29、插值溫度插值 (BFINT)5d. 讀入結(jié)構(gòu)模型并讀入結(jié)構(gòu)模型并讀入體載荷文件讀入體載荷文件 (/INPUT)6. 指定分析類型，分指定分析類型，分析選項和載荷步選項析選項和載荷步選項7. 指定參考溫度并施指定參考溫度并施加其它結(jié)構(gòu)載荷加其它結(jié)構(gòu)載荷8. 存儲并求解存儲并求解9. 后處理后處理結(jié)束結(jié)束 1.建立，加載，求解建立，加載，求解熱模型熱模型2.后處理確定要傳到后處理確定要傳到結(jié)構(gòu)的溫度結(jié)構(gòu)的溫度3. 設(shè)置設(shè)置 GUI過濾，改過濾，改變工作文件名并刪除變工作文件名并刪除熱載荷，熱載荷， CEs, CPs4.定義結(jié)構(gòu)材料特性定義結(jié)構(gòu)材料特性開始開始 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第4

30、8頁/共162頁1.建立熱模型并進(jìn)行瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)熱分析，得到節(jié)點上的溫度。建立熱模型并進(jìn)行瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)熱分析，得到節(jié)點上的溫度。2.查看熱結(jié)果并確定大溫度梯度的時間點查看熱結(jié)果并確定大溫度梯度的時間點 (或載荷步或載荷步/子步子步)。3a. 將將GUI過濾設(shè)置為過濾設(shè)置為“Structural” 和和 “Thermal”。3b.改變工作文件名。改變工作文件名。213b下面是熱下面是熱-應(yīng)力分析的每步細(xì)節(jié)。應(yīng)力分析的每步細(xì)節(jié)。3a結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第49頁/共162頁3c. 刪除所有熱載荷刪除所有熱載荷3d. 刪除耦合序列和約束方程刪除耦合序列和約束方程3d3c結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分

31、析熱耦合分析第50頁/共162頁4. 定義結(jié)構(gòu)材料特性，包括定義結(jié)構(gòu)材料特性，包括熱膨脹系數(shù)熱膨脹系數(shù) (ALPX)。4非線性材料特性如塑性和蠕變在數(shù)據(jù)表格下定義結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第51頁/共162頁下面兩頁下面兩頁 (步驟步驟 5A 和和 5B)假設(shè)熱網(wǎng)格在結(jié)構(gòu)中同樣使用假設(shè)熱網(wǎng)格在結(jié)構(gòu)中同樣使用 (選項選項 1).5A. 改變單元類型，從熱到結(jié)構(gòu)改變單元類型，從熱到結(jié)構(gòu) (ETCHG 命令命令):檢查實常數(shù)和單元選項是否正確。檢查實常數(shù)和單元選項是否正確。5AResets optionsRetains options結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第52頁/共162頁5B

32、. 從熱分析中施加溫度體載荷從熱分析中施加溫度體載荷(LDREAD 命令命令):9. Solve current load step5B確定溫度結(jié)果文件確定結(jié)果的時間和子步結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第53頁/共162頁下面六頁下面六頁 (步驟步驟 5a-5d) 假設(shè)熱網(wǎng)格不在結(jié)構(gòu)模型中使用假設(shè)熱網(wǎng)格不在結(jié)構(gòu)模型中使用 (選項選項2)。5a.清除熱網(wǎng)格清除熱網(wǎng)格 . . . 刪除熱單元類型并定義結(jié)構(gòu)單元類型刪除熱單元類型并定義結(jié)構(gòu)單元類型. . .改變網(wǎng)格控制并劃分結(jié)構(gòu)模型。改變網(wǎng)格控制并劃分結(jié)構(gòu)模型。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第54頁/共162頁5b.選擇溫度體載荷的所有節(jié)點并

33、寫入節(jié)點文件。選擇溫度體載荷的所有節(jié)點并寫入節(jié)點文件。5b指定節(jié)點文件名結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第55頁/共162頁5c.存儲結(jié)構(gòu)模型，將工作文件名改為熱工作文件名，讀入熱數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)模型，將工作文件名改為熱工作文件名，讀入熱數(shù)據(jù)庫. . .進(jìn)入通用后處理器進(jìn)入通用后處理器 . . . 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第56頁/共162頁讀入需要的結(jié)果序列，并讀入需要的結(jié)果序列，并 . . . 進(jìn)行體載荷插值進(jìn)行體載荷插值:節(jié)點文件名寫出的載荷文件名用于寫多個載荷文件使用體-體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第57頁/共162頁有些情況下熱網(wǎng)格和結(jié)構(gòu)網(wǎng)格并不完全一致。這時，有些

34、情況下熱網(wǎng)格和結(jié)構(gòu)網(wǎng)格并不完全一致。這時，ANSYS對超過熱模型的結(jié)對超過熱模型的結(jié)構(gòu)模型節(jié)點進(jìn)行體載荷構(gòu)模型節(jié)點進(jìn)行體載荷插值插值。缺省的判斷準(zhǔn)則是看插值的結(jié)構(gòu)節(jié)點到熱單元邊界的距離是否小于單元邊長的缺省的判斷準(zhǔn)則是看插值的結(jié)構(gòu)節(jié)點到熱單元邊界的距離是否小于單元邊長的0.5 倍。一個在倍。一個在5.4版版沒有寫入手冊的特性允許用戶控制該公差數(shù)值：沒有寫入手冊的特性允許用戶控制該公差數(shù)值： 本命令沒有本命令沒有GUI路徑。因此，命令只能在輸入窗口中手工輸入。路徑。因此，命令只能在輸入窗口中手工輸入。BFINT, Fname1, Ext1, Dir1, Fname2, Ext2, Dir2, K

35、POS, Clab, KSHS, EXTOL例如: 如果結(jié)構(gòu)網(wǎng)格包括在熱模型中不存在的圓角時，許多節(jié)點將落在熱模型的外面。如果圓角足夠大而且熱模型足夠細(xì)致，圓角區(qū)域的載荷將不能寫出。Using the default tolerance, these two nodes would not be assigned a load熱網(wǎng)格熱網(wǎng)格結(jié)構(gòu)網(wǎng)格邊界結(jié)構(gòu)網(wǎng)格邊界結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第58頁/共162頁5d. 退出通用后處理器，將工作文件名改為結(jié)構(gòu)工作文件名，讀入結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫退出通用后處理器，將工作文件名改為結(jié)構(gòu)工作文件名，讀入結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫. . .進(jìn)入求解器進(jìn)入求解器 . . .讀入

36、載荷文件施加溫度載荷讀入載荷文件施加溫度載荷:結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第59頁/共162頁6a.定義結(jié)構(gòu)分析類型定義結(jié)構(gòu)分析類型(缺省為靜態(tài)缺省為靜態(tài))6b.指定分析選項指定分析選項 (如求解器選項如求解器選項)6c.指定載荷步選項指定載荷步選項(如，輸出控制如，輸出控制)6a6b6c結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第60頁/共162頁7a.設(shè)置求解熱膨脹時自由應(yīng)變參考溫度設(shè)置求解熱膨脹時自由應(yīng)變參考溫度 (TREF):7結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第61頁/共162頁7b.施加其它結(jié)構(gòu)載荷。施加其它結(jié)構(gòu)載荷。8.存儲模型并求解當(dāng)前載荷步。存儲模型并求解當(dāng)前載荷步。7b989

37、. 結(jié)果后處理結(jié)果后處理:結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -熱耦合分析熱耦合分析第62頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析固耦合分析第63頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析固耦合分析第64頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析固耦合分析第65頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析固耦合分析第66頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析固耦合分析第67頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析固耦合分析第68頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析固耦合分析第69頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -

38、固耦合分析示例固耦合分析示例第70頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第71頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第72頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第73頁/共162頁 固定支撐：為確保薄板的底部固定于平板，需要設(shè)置固定支撐條件。1.右擊目錄樹中Transient Stress，在快捷菜單中選擇Insert Fixed Support2.用旋轉(zhuǎn)鍵 旋轉(zhuǎn)幾何模型，以便可以看見模型底面（low-y），然后選擇 并點擊底面（low-y）3.在Details窗口，選擇Geometry，然后

39、點擊No Selection使Apply按鈕出現(xiàn)（如果需要）。點擊Apply以設(shè)置固支。ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第74頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第75頁/共162頁模擬中固體問題的描述加入載荷ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第76頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第77頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第78頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第79頁/共162頁ANSYSANS

40、YS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第80頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第81頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第82頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第83頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第84頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第85頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第86頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第87頁/共

41、162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第88頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第89頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第90頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第91頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第92頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第93頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第94頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固

42、耦合分析示例第95頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第96頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第97頁/共162頁ANSYSANSYS流流- -固耦合分析示例固耦合分析示例第98頁/共162頁使用間接方法進(jìn)行熱使用間接方法進(jìn)行熱應(yīng)力分析的實例應(yīng)力分析的實例本節(jié)描述了一個利用間接方法進(jìn)行熱-應(yīng)力分析的簡單例子一個長厚壁雙層圓管，內(nèi)壁溫度為Ti，外壁溫度為To，其他參數(shù)如下圖所示。求解溫度沿徑向的分布，軸向應(yīng)力及環(huán)向應(yīng)力。第99頁/共162頁間接方法進(jìn)行本問題分析基本步驟如下：1定義并求解熱分析問題；2回到前處理(/PREP

43、7)。轉(zhuǎn)換單元類型，添加材料屬性，設(shè)定結(jié)構(gòu)邊界條件；3從熱分析結(jié)果文件中讀入溫度；4求解結(jié)構(gòu)問題。第100頁/共162頁/batch,list/show/title,thermalstress in concentric cylinders - indirect method/prep7et,1,plane77,1! PLANE77 axisymmetric optionmp,kxx,1,2.2! Steel conductivitymp,kxx,2,10.8! Aluminum conductivityrectng,.1875,.4,0,.05! Modelrectng,.4,.6,0,.0

44、5aglue,allnumcmp,areaasel,s,area,1!Assign attributes to solid modelaatt,1,1,1asel,s,area,2第101頁/共162頁aatt,2,1,1asel,allesize,.05amesh,all! Mesh modelnsel,s,loc,x,.1875d,all,temp,200! Apply thermal loadsnsel,s,loc,x,.6d,all,temp,70nsel.allfinish /solusolvefinish第102頁/共162頁/post1path,radial,2! Definep

45、ath name and number of path pointsppath,1,.1875! Define path by locationppath,2,.6pdef,temp,temp! Interpret temperature to pathpaget,path,points,radial! Archive path points in array pathplpath,temp! Plot temperature solutionfinish第103頁/共162頁/prep7et,1,82,1! Switch to structural element, SOLID82mp,ex

46、,1,30e6! Define structural steel propertiesmp,alpx,1,.65e-5mp,nuxy,1,.3mp,ex,2,10.6e6! Define aluminum structural propertiesmp,aplx,2,1.35e-5mp,nuxy,2,.33nsel,s,loc,y,.05! Apply structural boundary conditionscp,1,uy,allnsel,s,loc,x,.1875cp,2,ux,allnsel,s,loc,y,0d,all,uy,0nsel,allfinish第104頁/共162頁/so

47、lutref,70ldread,temp,rth! Read in temperatures from thermal runsolvefinish/post1paput,path,points!Restore pathpmap,mat!Set path mapping to handle material discontinuitypdef,sx,s,x! Interpret radial stresspdef,sz,s,z! Interpret hoop stressplpath,sx,sz! Plot stressesplpagm,sx,node! Plot radial stress

48、on path geometryfinish第105頁/共162頁使用物理環(huán)境方法進(jìn)行熱使用物理環(huán)境方法進(jìn)行熱應(yīng)力分析的實例應(yīng)力分析的實例本節(jié)使用物理環(huán)境方法求解前一節(jié)中描述的熱應(yīng)力問題。對于這樣非常簡單的問題，物理環(huán)境方法無法體現(xiàn)其優(yōu)越性，因為它是一個簡單的單向耦合問題。但全部求解結(jié)束后，可以使用PHYSICS命令在不同物理環(huán)境之間迅速切換，以得到不同物理環(huán)境下的結(jié)果。該問題用物理環(huán)境法處理基本步驟如下：1定義熱分析問題；2寫入熱分析物理環(huán)境文件；3清除熱分析邊界條件及選項4定義結(jié)構(gòu)問題；5寫入結(jié)構(gòu)分析物理環(huán)境文件；6讀入熱分析物理環(huán)境文件；7熱分析求解并進(jìn)行后處理；第106頁/共162頁8

49、讀入結(jié)構(gòu)分析物理環(huán)境文件；9從熱分析結(jié)果文件中讀入溫度；10求解并后處理物理文件。/prep7et,1,plane77,1! PLANE77 axisymmetric optionsmp,kxx,1,2.2! Steel conductivitymp,kxx,2,10.8! Aluminum conductivityrectng,.1875,.4,0,.05! Modelrectng,.4,.6,0,.05aglue, allnumcmp,areaasel,s,area,1! Assign attributes to solid model第107頁/共162頁aatt,1,1,1asel,s

50、,area,2aatt,2,1,1asel,allesize,.05amesh,all! Mesh modelnsel,s,loc,x,.1875d,all,temp,200! Apply thermal loadsnsel,s,loc,x,.6d,all,temp,70nsel,all,physics,write,thermal! Write the thermal physics filephysics,clear! Clear all bcs and options第108頁/共162頁et,1,82,1! Switch to structural element, SOLID82mp,

51、ex,1,30e6! Define structural steel propertiesmp,aplx,1,.65e-5mp,nuxy,1,.3mp,ex,2,10.6e6! Define aluminum structural propertiesmp,alpx,2,1.35e-5mp,nuxy,2,.33nsel,s,loc,y,.05!Apply structural boundary conditionscp,1,uy,allnsel,s,loc,x,.1875cp,2,ux,allnsel,s,loc,y,0d,all,uy,0nsel,alltref,70第109頁/共162頁p

52、hysics,write,struct! Write structural physics filesave! Save databasefinish/soluphysics,read,thermal! Read thermal physics filesolve! Solve thermal problemfinish/post1path,radial,2! Definepath name and number of path pointsppath,1,.1875! Define path by locationppath,2,.6pdef,temp,temp! Interpret tem

53、perature to pathpaget,path,points! Archive path points in array pathplpath.temp! Plot temperature solutionfinish第110頁/共162頁/soluphysics,read,struct! Read structural physics fileldread,temp,rth! Read in temperatures from thermal runsolve! Solve structural problemfinish/post1paput,path,points,radial!

54、Restore pathpmap,mat!Set path mapping to handle material discontinuitypdef,sx,s,x! Interpret radial stresspdef,sz,s,z! Interpret hoop stressplpath,sx,sz! Plot stressesplpagm,sx,node! Plot radial stress on path geometryfinish第111頁/共162頁使用物理環(huán)境方法進(jìn)行流使用物理環(huán)境方法進(jìn)行流固耦合分析的實例固耦合分析的實例本節(jié)中示例一個穩(wěn)態(tài)流體結(jié)構(gòu)相互作用的問題。此問題將演示

55、如何使非線性大變形結(jié)構(gòu)分析與流體動力學(xué)分析進(jìn)行相互耦合分析，以及如何在物理環(huán)境設(shè)定中使用NULL單元。1 問題描述問題描述流道中有一橡膠墊阻礙水的流動，入口流速為0.35m/s（如圖），其他參數(shù)將在命令流中詳細(xì)給出。求解水通過此流道的壓力降，以及穩(wěn)態(tài)條件下橡膠墊的變形。2分析步驟分析步驟建立所要分析的流體及固體區(qū)域的模型。對于此問題應(yīng)當(dāng)創(chuàng)建三個區(qū)域：（a）橡膠墊；(b)環(huán)繞橡膠墊的流體區(qū)域，要求網(wǎng)格隨移；(c)純流體區(qū)域。圖2描述此模型。第112頁/共162頁第113頁/共162頁橡膠墊將在流體壓力作用下發(fā)生變形。變形的大小將顯著影響流場的形狀。在本例中定義的一個環(huán)繞橡膠墊的流體區(qū)，用于流體物

56、理環(huán)境。通過結(jié)構(gòu)區(qū)域的結(jié)構(gòu)分析，獲得橡膠墊的位移用于隨移環(huán)繞橡膠墊的小區(qū)域。隨后的流體分析使用隨移后的網(wǎng)格。流體分析對橡膠墊使用零單元結(jié)構(gòu)分析對流體使用零單元。第114頁/共162頁區(qū)域單元類型材料實常數(shù)橡膠墊3 2 2 流體1 1 12.1建模建模創(chuàng)建整個幾何模型，包括流體、橡膠墊區(qū)域。用AATT命令賦予這些面的單元類型編號、材料編號以及實常數(shù)編號。表2-3列出編號分配。所有可能是流體區(qū)域的材料編號都設(shè)定為1。雖然實常數(shù)在本例中給出但并不使用。表物理環(huán)境屬性第115頁/共162頁區(qū)域類型材料實常數(shù)橡膠墊Null type (0) none none 流體FLUID141 Viscosity,

57、 density none2.2創(chuàng)建流體物理環(huán)境創(chuàng)建流體物理環(huán)境給流體區(qū)域分配單元類型及材料屬性，如表所示。通過FLDA命令定義材料屬性，還要確定迭代次數(shù)，激活湍流模型，詳見命令流。表2-4 流體物理環(huán)境施加適當(dāng)?shù)牧黧w邊界條件及載荷，如圖所示：第116頁/共162頁在本例中，邊界條件施加在實體模型邊界上。后面的命令流中定義了一個包含橡膠墊底部節(jié)點的組元?？梢栽谇蠼獾拿恳淮务詈系Y(jié)束時列出這些節(jié)點位置的變化。在本例中編號為1的線代表橡膠墊的底部。選擇此線上的節(jié)點定義組元gasket。Command: CM,GASKET,NODESGUI:Utility MenuSelectComp/AssyC

58、reate Component第117頁/共162頁將流體物理環(huán)境寫入物理環(huán)境文件：Command: PHYSICS, WRITE,FLUID,FLUIDGUI:Main MenuPreprocessorPhysics Environ Write2.3創(chuàng)建結(jié)構(gòu)物理環(huán)境創(chuàng)建結(jié)構(gòu)物理環(huán)境清除在流體物理環(huán)境中設(shè)定的所有信息，準(zhǔn)備定義結(jié)構(gòu)物理環(huán)境。Command: PHYSICS,CLEARGUI： Main MenuPreprocessorPhysics EnvironClear轉(zhuǎn)換流體單元類型到結(jié)構(gòu)類型單元并設(shè)定單元選項，如上表所示。流體區(qū)的單元由FLUID141轉(zhuǎn)換為PLANE42。將流體區(qū)域的

59、單元設(shè)定為NULL，因為在結(jié)構(gòu)分析中，這個區(qū)域不作為分析對象。第118頁/共162頁區(qū)域類型材料實常數(shù)橡膠墊HYPER56 Mooney-Rivlin none 流體Null type (0) none none定義結(jié)構(gòu)分析需要的每個物理區(qū)域的結(jié)構(gòu)屬性。見表。施加結(jié)構(gòu)邊界條件。（見圖） 定義合適的載荷步和求解選項寫入結(jié)構(gòu)物理環(huán)境文件（PHYSICS,WRITE,STRUC,STRUC）。第119頁/共162頁2.4 流體流體/結(jié)構(gòu)求解循環(huán)結(jié)構(gòu)求解循環(huán)可以交互或批處理方式進(jìn)行流體-結(jié)構(gòu)求解循環(huán)。在本例中，橡膠墊的最大位移（MGD）成為總的收斂監(jiān)測量。當(dāng)連續(xù)兩次結(jié)構(gòu)求解的MGD改變量小于容差值，求

60、解結(jié)束。初始的FLOTRAN分析設(shè)置的迭代次數(shù)應(yīng)當(dāng)多一些，以較好地收斂。隨后的流體分析由于是在前一次流體分析基礎(chǔ)上重啟動，因此迭代次數(shù)可以少一些。結(jié)構(gòu)分析同樣也需要重啟動。在每一次結(jié)構(gòu)分析之后，對環(huán)繞橡膠墊的小流體區(qū)域按結(jié)構(gòu)位移進(jìn)行網(wǎng)格隨移。這些新的節(jié)點位置對后面的流體分析作為輸入。對正確的結(jié)構(gòu)求解及更進(jìn)一步的網(wǎng)格隨移，所有的節(jié)點在從流體分析施加更新的壓力前必須返回到原來位置。第120頁/共162頁循環(huán)求解的步驟如下：1. 讀入流體物理環(huán)境。Command: PHYSICS,READ,fluidGUI: Main MenuSolutionPhysics EnvironRead2. 設(shè)定FLOT