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第1章 ANSYS 14.0简介1

1.1 ANSYS发展历程及功能简介1

1.1.1 发展历程1

1.1.2 主要功能2

1.1.3 ANSYS 14.0新功能3

1.2 ANSYS热分析简介4

1.2.1 热分析的符号与单位4

1.2.2 热传递的方式6

1.2.3 热力学第一定律7

1.2.4 热分析的控制方程8

1.2.5 热分析的功能8

1.3 ANSYS常见操作9

1.3.1 ANSYS的启动设置9

1.3.2 ANSYS的用户界面介绍10

1.3.3 ANSYS操作流程12

1.4 ANSYS热分析案例详解14

1.4.1 案例介绍14

1.4.2 GUI操作流程15

1.4.3 APDL命令流程序25

1.5 本章小结26

第2章 ANSYS前处理27

2.1 定义单元类型27

2.1.1 平面单元27

2.1.2 体单元29

2.1.3 壳单元31

2.1.4 热辐射单元LINK3131

2.1.5 热传导单元LINK3332

2.1.6 热对流单元LINK3432

2.1.7 热耦合场单元32

2.1.8 特殊单元35

2.1.9 单元类型定义命令37

2.2 定义材料属性39

2.3 定义坐标系42

2.3.1 总体和局部坐标系42

2.3.2 显示坐标系46

2.3.3 节点坐标系46

2.3.4 单元坐标系46

2.3.5 结果坐标系47

2.4 使用工作平面47

2.4.1 定义工作平面47

2.4.2 列表工作平面48

2.4.3 移动工作平面48

2.4.4 旋转工作平面48

2.5 创建几何模型49

2.5.1 建立图元50

2.5.2 建立模型60

2.5.3 选取图元61

2.5.4 布尔运算65

2.5.5 其他操作68

2.6 划分网格及建立有限元模型70

2.6.1 网格划分的方法分类70

2.6.2 网格划分的一般步骤72

2.6.3 应用MeshTool进行网格划分72

2.6.4 应用Meshing菜单进行网格划分74

2.6.5 直接生成有限元模型82

2.7 本章小结83

第3章 ANSYS加载和求解84

3.1 热分析载荷概述84

3.1.1 热分析载荷施加对象84

3.1.2 热分析载荷分类84

3.1.3 热载荷和边界条件注意事项86

3.1.4 载荷步、子步和平衡迭代86

3.1.5 时间参数86

3.2 施加载荷和操作87

3.2.1 施加常数载荷87

3.2.2 利用表格和函数施加载荷90

3.2.3 多步载荷操作92

3.2.4 删除载荷93

3.2.5 其他操作94

3.3 求解设置94

3.3.1 新分析（New Analysis）95

3.3.2 求解控制（Solution Controls）95

3.3.3 输出设置（Output Ctrls）98

3.4 求解过程处理99

3.5 本章小结101

第4章 ANSYS后处理102

4.1 后处理概述102

4.1.1 通用后处理器102

4.1.2 时间-历程后处理器103

4.2 通用后处理器103

4.2.1 结果文件读入通用后处理器103

4.2.2 设置结果输出方式104

4.2.3 图形显示计算结果105

4.2.4 列表显示计算结果107

4.2.5 结果查看器109

4.2.6 基于单元表的结果处理110

4.2.7 基于路径的结果处理112

4.3 时间-历程后处理器114

4.3.1 时间-历程后处理器概述114

4.3.2 进入时间-历程后处理器114

4.3.3 定义时间-历程变量114

4.3.4 处理时间-历程变量115

4.3.5 显示时间-历程变量曲线116

4.3.6 时间-历程变量观察器117

4.4 本章小结118

第5章 非线性热分析120

5.1 非线性热分析的特点120

5.2 非线性热分析的求解原理121

5.3 非线性热分析的步骤122

5.4 本章小结127

第6章 稳态热分析及实例详解128

6.1 稳态热分析概述128

6.2 稳态热分析的基本步骤128

6.3 实例1：电线温度分布分析129

6.3.1 问题描述129

6.3.2 问题分析130

6.3.3 GUI操作步骤130

6.3.4 APDL命令流程序151

6.4 实例2：飞机双层窗的温度分布分析154

6.4.1 问题描述154

6.4.2 问题分析155

6.4.3 GUI操作步骤155

6.4.4 APDL命令流程序165

6.5 实例3：肋片换热分析167

6.5.1 问题描述167

6.5.2 问题分析167

6.5.3 GUI操作步骤168

6.5.4 APDL命令流程序176

6.6 本章小结179

第7章 瞬态热分析及实例详解180

7.1 瞬态热分析概述180

7.1.1 瞬态热分析特性180

7.1.2 控制方程181

7.1.3 预测时间积分与时间步长181

7.1.4 数值求解过程182

7.1.5 施加初始条件183

7.1.6 设置求解选项184

7.1.7 评估瞬态分析准确程度185

7.2 瞬态热分析的基本步骤186

7.3 实例1：钢锭加热过程分析186

7.3.1 问题描述186

7.3.2 问题分析187

7.3.3 GUI操作步骤187

7.3.4 APDL命令流程序198

7.4 实例2：钢制零件冷却过程分析201

7.4.1 问题描述201

7.4.2 问题分析201

7.4.3 GUI操作步骤201

7.4.4 APDL命令流程序211

7.5 实例3：铁块和铜块在水箱中的冷却过程分析214

7.5.1 问题描述214

7.5.2 问题分析214

7.5.3 GUI操作步骤214

7.5.4 APDL命令流程序226

7.6 本章小结229

第8章 热辐射分析及实例详解230

8.1 热辐射分析概述230

8.1.1 热辐射的特性230

8.1.2 热辐射的基本术语230

8.1.3 热辐射的处理方法233

8.1.4 热辐射中使用的概念234

8.2 ANSYS辐射模型235

8.2.1 使用辐射线单元建立辐射模型235

8.2.2 使用表面效应单元建立辐射模型236

8.2.3 使用辐射矩阵单元建立辐射模型238

8.2.4 使用光能传递求解方法建立辐射模型241

8.3 实例1：黑体辐射分析245

8.3.1 问题描述245

8.3.2 问题分析246

8.3.3 GUI操作步骤246

8.3.4 APDL命令流程序250

8.4 实例2：圆台的辐射传热分析251

8.4.1 问题描述251

8.4.2 问题分析251

8.4.3 GUI操作步骤251

8.4.4 APDL命令流程序259

8.5 实例3：同心圆环间的辐射传热分析260

8.5.1 问题描述260

8.5.2 问题分析261

8.5.3 GUI操作步骤261

8.5.4 APDL命令流程序270

8.6 实例4：非同心圆环间的辐射传热分析272

8.6.1 问题描述272

8.6.2 问题分析272

8.6.3 GUI操作步骤272

8.6.4 APDL命令流程序280

8.7 本章小结281

第9章 相变分析及实例详解282

9.1 相变概述282

9.1.1 相和相变282

9.1.2 潜在热量和焓282

9.2 相变分析的基本思路及求解设置283

9.2.1 相变分析的基本思路283

9.2.2 相变分析的求解设置285

9.3 实例1：冰融化过程分析287

9.3.1 问题描述287

9.3.2 问题分析288

9.3.3 GUI操作步骤288

9.3.4 APDL命令流程序298

9.4 实例2：某零件铸造过程分析301

9.4.1 问题描述301

9.4.2 问题分析302

9.4.3 GUI操作步骤302

9.4.4 APDL命令流程序315

9.5 本章小结318

第10章 FLOTRAN CFD分析及实例详解319

10.1 FLOTRAN CFD分析概述319

10.1.1 FLOTRAN CFD分析的概念319

10.1.2 FLOTRAN CFD分析的种类319

10.2 FLOTRAN CFD分析基础320

10.2.1 FLOTRAN CFD单元的特点320

10.2.2 FLOTRAN CFD分析的主要步骤321

10.2.3 FLOTRAN CFD分析产生的文件322

10.2.4 FLOTRAN CFD分析的局限及注意事项323

10.2.5 FLOTRAN CFD分析中提高收敛性和稳定性的工具324

10.2.6 FLOTRAN分析过程中应处理的问题325

10.3 实例1：正方体内不同温度引起的流动分析328

10.3.1 问题描述328

10.3.2 问题分析328

10.3.3 GUI操作步骤328

10.3.4 APDL命令流程序336

10.4 实例2：考虑辐射的正方体内的流动分析338

10.4.1 问题描述338

10.4.2 问题分析338

10.4.3 GUI操作步骤338

10.4.4 APDL命令流程序342

10.5 本章小结344

第11章 自适应网格划分和单元生死技术分析及实例详解345

11.1 自适应网格划分技术345

11.1.1 自适应网格划分技术的定义345

11.1.2 自适应网格划分技术的先决条件345

11.1.3 自适应网格划分技术的应用方法346

11.1.4 自适应网格划分技术的说明349

11.2 实例1：二维对流传热的自适应分析350

11.2.1 问题描述350

11.2.2 问题分析350

11.2.3 GUI操作步骤350

11.2.4 APDL命令流程序355

11.3 单元生死技术356

11.3.1 单元生死的定义356

11.3.2 单元生死的基本原理357

11.3.3 单元生死技术的应用方法357

11.3.4 使用ANSYS结果控制单元生死360

11.3.5 单元生死技术的注意事项361

11.4 实例2：两焊缝在顺序焊接过程中分析362

11.4.1 问题描述362

11.4.2 问题分析362

11.4.3 GUI操作步骤363

11.4.4 APDL命令流程序378

11.5 本章小结381

第12章 热-结构耦合分析及实例详解382

12.1 耦合场分析概述382

12.1.1 耦合场分析的定义382

12.1.2 耦合场分析的类型382

12.1.3 直接和间接耦合分析385

12.2 间接热-应力耦合分析387

12.2.1 间接耦合分析的特点387

12.2.2 间接耦合分析的基本过程387

12.2.3 间接耦合分析的基本操作步骤390

12.2.4 使用物理环境方法运行间接耦合场分析391

12.3 直接热-应力耦合分析392

12.4 实例1：厚壁圆筒的热-应力耦合分析393

12.4.1 问题描述393

12.4.2 问题分析393

12.4.3 GUI操作步骤394

12.4.4 APDL命令流程序408

12.5 实例2：两种不同膨胀系数的物体热-应力分析410

12.5.1 问题描述410

12.5.2 问题分析410

12.5.3 GUI操作步骤410

12.5.4 APDL命令流程序420

12.6 实例3：两接触物体热-应力耦合分析421

12.6.1 问题描述421

12.6.2 问题分析421

12.6.3 GUI操作步骤422

12.6.4 APDL命令流程序436

12.7 实例4：圆柱形坯料墩粗过程分析438

12.7.1 问题描述438

12.7.2 问题分析439

12.7.3 GUI操作步骤439

12.7.4 APDL命令流程序453

12.8 本章小结460

第13章 摩擦生热分析及实例详解461

13.1 摩擦生热的计算方法461

13.2 实例1：两物体相互滑动过程中的摩擦生热分析461

13.2.1 问题描述461

13.2.2 问题分析462

13.2.3 GUI操作步骤462

13.2.4 APDL命令流程序471

13.3 实例2：两物体相对转动过程中的摩擦生热分析473

13.3.1 问题描述473

13.3.2 问题分析474

13.3.3 GUI操作步骤474

13.3.4 APDL命令流程序482

13.4 本章小结486

第14章 ANSYS高级应用实例详解487

14.1 实例1：流体流动过程分析487

14.1.1 问题描述487

14.1.2 问题分析487

14.1.3 GUI操作步骤488

14.1.4 APDL命令流程序492

14.2 实例2：地下水的渗流过程分析494

14.2.1 问题描述494

14.2.2 问题分析495

14.2.3 GUI操作步骤495

14.2.4 APDL命令流程序499

14.3 实例3：电线电-热耦合分析500

14.3.1 问题描述500

14.3.2 问题分析500

14.3.3 GUI操作步骤500

14.3.4 APDL命令流程序508

14.4 实例4：微型控制器电-热-应力耦合分析510

14.4.1 问题描述510

14.4.2 问题分析511

14.4.3 GUI操作步骤511

14.4.4 APDL命令流程序522

14.5 实例5：使用TABLE表加载载荷分析525

14.5.1 问题描述525

14.5.2 问题分析526

14.5.3 GUI操作步骤526

14.5.4 APDL命令流程序533

14.6 本章小结535

参考文献536