ANSYS 14.0熱力學分析從入門到精通

內容介紹

《CAX工程套用叢書：ANSYS14.0熱力學分析從入門到精通》是以有限元分析方法為基礎，結合作者多年的使用和開發經驗，通過豐富的工程套用實例，將ANSYS14.0在熱分析工程領域中的套用詳細介紹給讀者。
全書包括基礎內容與案例套用兩部分（共14章），其中基礎內容包括：ANSYS14.0簡介、ANSYS前處理、ANSYS載入和求解、ANSYS後處理、非線性熱分析等；案例套用部分包括：穩態熱分析、瞬態熱分析、熱輻射分析、相變分析、流體熱分析、熱，結構耦合分析和高級套用技術等內容。《CAX工程套用叢書：ANSYS14.0熱力學分析從入門到精通》按照深入淺出的原則，通過詳細的圖形用戶界面和命令流方式對不同的工程套用問題進行詳細的講解，並在講解過程中穿插“提示”、“注意”和“技巧”等，為讀者提供了大量的分析方法和使用技巧。本書光碟配有書中實例的有限元模型、APDL語言代碼以及計算結果等，方便讀者查閱和參考。
《CAX工程套用叢書：ANSYS14.0熱力學分析從入門到精通》內容翔實，適合理工院校相關專業的碩士研究生、博士研究生及教師使用，也可以作為ANSYS學習教材供高等院校學生及科研院所研究人員使用，還可以作為從事熱分析領域科學技術研究的工程技術人員的參考用書。

作品目錄

第1章ANSYS 14.0簡介 1
1.1ANSYS發展歷程及功能簡介 1
1.1.1發展歷程 1
1.1.2主要功能 2
1.1.3ANSYS 14.0新功能 3
1.2ANSYS熱分析簡介 4
1.2.1熱分析的符號與單位 4
1.2.2熱傳遞的方式 6
1.2.3熱力學第一定律 7
1.2.4熱分析的控制方程 8
1.2.5熱分析的功能 8
1.3ANSYS常見操作 9
1.3.1ANSYS的啟動設定 9
1.3.2ANSYS的用戶界面介紹 10
1.3.3ANSYS操作流程 12
1.4ANSYS熱分析案例詳解 14
1.4.1案例介紹 14
1.4.2GUI操作流程 15
1.4.3APDL命令流程式 25
1.5本章小結 26
第2章ANSYS前處理 27
2.1定義單元類型 27
2.1.1平面單元 27
2.1.2體單元 29
2.1.3殼單元 31
2.1.4熱輻射單元LINK31 31
2.1.5熱傳導單元LINK33 32
2.1.6熱對流單元LINK34 32
2.1.7熱耦合場單元 32
2.1.8特殊單元 35
2.1.9單元類型定義命令 37
2.2定義材料屬性 39
2.3定義坐標系 42
2.3.1總體和局部坐標系 42
2.3.2顯示坐標系 46
2.3.3節點坐標系 46
2.3.4單元坐標系 46
2.3.5結果坐標系 47
2.4使用工作平面 47
2.4.1定義工作平面 47
2.4.2列表工作平面 48
2.4.3移動工作平面 48
2.4.4旋轉工作平面 48
2.5創建幾何模型 49
2.5.1建立圖元 50
2.5.2建立模型 60
2.5.3選取圖元 61
2.5.4布爾運算 65
2.5.5其他操作 68
2.6劃分格線及建立有限元模型 70
2.6.1格線劃分的方法分類 70
2.6.2格線劃分的一般步驟 72
2.6.3套用MeshTool進行格線劃分 72
2.6.4套用Meshing選單進行格線劃分 74
2.6.5直接生成有限元模型 82
2.7本章小結 83
第3章ANSYS載入和求解 84
3.1熱分析載荷概述 84
3.1.1熱分析載荷施加對象 84
3.1.2熱分析載荷分類 84
3.1.3熱載荷和邊界條件注意事項 86
3.1.4載荷步、子步和平衡疊代 86
3.1.5時間參數 86
3.2施載入荷和操作 87
3.2.1施加常數載荷 87
3.2.2利用表格和函式施載入荷 90
3.2.3多步載荷操作 92
3.2.4刪除載荷 93
3.2.5其他操作 94
3.3求解設定 94
3.3.1新分析（New Analysis） 95
3.3.2求解控制（Solution Controls） 95
3.3.3輸出設定（Output Ctrls） 98
3.4求解過程處理 99
3.5本章小結 101
第4章ANSYS後處理 102
4.1後處理概述 102
4.1.1通用後處理器 102
4.1.2時間-歷程後處理器 103
4.2通用後處理器 103
4.2.1結果檔案讀入通用後處理器 103
4.2.2設定結果輸出方式 104
4.2.3圖形顯示計算結果 105
4.2.4列表顯示計算結果 107
4.2.5結果查看器 109
4.2.6基於單元表的結果處理 110
4.2.7基於路徑的結果處理 112
4.3時間-歷程後處理器 114
4.3.1時間-歷程後處理器概述 114
4.3.2進入時間-歷程後處理器 114
4.3.3定義時間-歷程變數 114
4.3.4處理時間-歷程變數 115
4.3.5顯示時間-歷程變數曲線 116
4.3.6時間-歷程變數觀察器 117
4.4本章小結 118
第5章非線性熱分析 120
5.1非線性熱分析的特點 120
5.2非線性熱分析的求解原理 121
5.3非線性熱分析的步驟 122
5.4本章小結 127
第6章穩態熱分析及實例詳解 128
6.1穩態熱分析概述 128
6.2穩態熱分析的基本步驟 128
6.3實例1：電線溫度分布分析 129
6.3.1問題描述 129
6.3.2問題分析 130
6.3.3GUI操作步驟 130
6.3.4APDL命令流程式 151
6.4實例2：飛機雙層窗的溫度分布分析 154
6.4.1問題描述 154
6.4.2問題分析 155
6.4.3GUI操作步驟 155
6.4.4APDL命令流程式 165
6.5實例3：肋片換熱分析 167
6.5.1問題描述 167
6.5.2問題分析 167
6.5.3GUI操作步驟 168
6.5.4APDL命令流程式 176
6.6本章小結 179
第7章瞬態熱分析及實例詳解 180
7.1瞬態熱分析概述 180
7.1.1瞬態熱分析特性 180
7.1.2控制方程 181
7.1.3預測時間積分與時間步長 181
7.1.4數值求解過程 182
7.1.5施加初始條件 183
7.1.6設定求解選項 184
7.1.7評估瞬態分析準確程度 185
7.2瞬態熱分析的基本步驟 186
7.3實例1：鋼錠加熱過程分析 186
7.3.1問題描述 186
7.3.2問題分析 187
7.3.3GUI操作步驟 187
7.3.4APDL命令流程式 198
7.4實例2：鋼製零件冷卻過程分析 201
7.4.1問題描述 201
7.4.2問題分析 201
7.4.3GUI操作步驟 201
7.4.4APDL命令流程式 211
7.5實例3：鐵塊和銅塊在水箱中的冷卻過程分析 214
7.5.1問題描述 214
7.5.2問題分析 214
7.5.3GUI操作步驟 214
7.5.4APDL命令流程式 226
7.6本章小結 229
第8章熱輻射分析及實例詳解 230
8.1熱輻射分析概述 230
8.1.1熱輻射的特性 230
8.1.2熱輻射的基本術語 230
8.1.3熱輻射的處理方法 233
8.1.4熱輻射中使用的概念 234
8.2ANSYS輻射模型 235
8.2.1使用輻射線單元建立輻射模型 235
8.2.2使用表面效應單元建立輻射模型 236
8.2.3使用輻射矩陣單元建立輻射模型 238
8.2.4使用光能傳遞求解方法建立輻射模型 241
8.3實例1：黑體輻射分析 245
8.3.1問題描述 245
8.3.2問題分析 246
8.3.3GUI操作步驟 246
8.3.4APDL命令流程式 250
8.4實例2：圓台的輻射傳熱分析 251
8.4.1問題描述 251
8.4.2問題分析 251
8.4.3GUI操作步驟 251
8.4.4APDL命令流程式 259
8.5實例3：同心圓環間的輻射傳熱分析 260
8.5.1問題描述 260
8.5.2問題分析 261
8.5.3GUI操作步驟 261
8.5.4APDL命令流程式 270
8.6實例4：非同心圓環間的輻射傳熱分析 272
8.6.1問題描述 272
8.6.2問題分析 272
8.6.3GUI操作步驟 272
8.6.4APDL命令流程式 280
8.7本章小結 281
第9章相變分析及實例詳解 282
9.1相變概述 282
9.1.1相和相變 282
9.1.2潛在熱量和焓 282
9.2相變分析的基本思路及求解設定 283
9.2.1相變分析的基本思路 283
9.2.2相變分析的求解設定 285
9.3實例1：冰融化過程分析 287
9.3.1問題描述 287
9.3.2問題分析 288
9.3.3GUI操作步驟 288
9.3.4APDL命令流程式 298
9.4實例2：某零件鑄造過程分析 301
9.4.1問題描述 301
9.4.2問題分析 302
9.4.3GUI操作步驟 302
9.4.4APDL命令流程式 315
9.5本章小結 318
第10章FLOTRAN CFD分析及實例詳解 319
10.1FLOTRAN CFD分析概述 319
10.1.1FLOTRAN CFD分析的概念 319
10.1.2FLOTRAN CFD分析的種類 319
10.2FLOTRAN CFD分析基礎 320
10.2.1FLOTRAN CFD單元的特點 320
10.2.2FLOTRAN CFD分析的主要步驟 321
10.2.3FLOTRAN CFD分析產生的檔案 322
10.2.4FLOTRAN CFD分析的局限及注意事項 323
10.2.5FLOTRAN CFD分析中提高收斂性和穩定性的工具 324
10.2.6FLOTRAN分析過程中應處理的問題 325
10.3實例1：正方體內不同溫度引起的流動分析 328
10.3.1問題描述 328
10.3.2問題分析 328
10.3.3GUI操作步驟 328
10.3.4APDL命令流程式 336
10.4實例2：考慮輻射的正方體內的流動分析 338
10.4.1問題描述 338
10.4.2問題分析 338
10.4.3GUI操作步驟 338
10.4.4APDL命令流程式 342
10.5本章小結 344
第11章自適應格線劃分和單元生死技術分析及實例詳解 345
11.1自適應格線劃分技術 345
11.1.1自適應格線劃分技術的定義 345
11.1.2自適應格線劃分技術的先決條件 345
11.1.3自適應格線劃分技術的套用方法 346
11.1.4自適應格線劃分技術的說明 349
11.2實例1：二維對流傳熱的自適應分析 350
11.2.1問題描述 350
11.2.2問題分析 350
11.2.3GUI操作步驟 350
11.2.4APDL命令流程式 355
11.3單元生死技術 356
11.3.1單元生死的定義 356
11.3.2單元生死的基本原理 357
11.3.3單元生死技術的套用方法 357
11.3.4使用ANSYS結果控制單元生死 360
11.3.5單元生死技術的注意事項 361
11.4實例2：兩焊縫在順序焊接過程中分析 362
11.4.1問題描述 362
11.4.2問題分析 362
11.4.3GUI操作步驟 363
11.4.4APDL命令流程式 378
11.5本章小結 381
第12章熱-結構耦合分析及實例詳解 382
12.1耦合場分析概述 382
12.1.1耦合場分析的定義 382
12.1.2耦合場分析的類型 382
12.1.3直接和間接耦合分析 385
12.2間接熱-應力耦合分析 387
12.2.1間接耦合分析的特點 387
12.2.2間接耦合分析的基本過程 387
12.2.3間接耦合分析的基本操作步驟 390
12.2.4使用物理環境方法運行間接耦合場分析 391
12.3直接熱-應力耦合分析 392
12.4實例1：厚壁圓筒的熱-應力耦合分析 393
12.4.1問題描述 393
12.4.2問題分析 393
12.4.3GUI操作步驟 394
12.4.4APDL命令流程式 408
12.5實例2：兩種不同膨脹係數的物體熱-應力分析 410
12.5.1問題描述 410
12.5.2問題分析 410
12.5.3GUI操作步驟 410
12.5.4APDL命令流程式 420
12.6實例3：兩接觸物體熱-應力耦合分析 421
12.6.1問題描述 421
12.6.2問題分析 421
12.6.3GUI操作步驟 422
12.6.4APDL命令流程式 436
12.7實例4：圓柱形坯料墩粗過程分析 438
12.7.1問題描述 438
12.7.2問題分析 439
12.7.3GUI操作步驟 439
12.7.4APDL命令流程式 453
12.8本章小結 460
第13章摩擦生熱分析及實例詳解 461
13.1摩擦生熱的計算方法 461
13.2實例1：兩物體相互滑動過程中的摩擦生熱分析 461
13.2.1問題描述 461
13.2.2問題分析 462
13.2.3GUI操作步驟 462
13.2.4APDL命令流程式 471
13.3實例2：兩物體相對轉動過程中的摩擦生熱分析 473
13.3.1問題描述 473
13.3.2問題分析 474
13.3.3GUI操作步驟 474
13.3.4APDL命令流程式 482
13.4本章小結 486
第14章ANSYS高級套用實例詳解 487
14.1實例1：流體流動過程分析 487
14.1.1問題描述 487
14.1.2問題分析 487
14.1.3GUI操作步驟 488
14.1.4APDL命令流程式 492
14.2實例2：地下水的滲流過程分析 494
14.2.1問題描述 494
14.2.2問題分析 495
14.2.3GUI操作步驟 495
14.2.4APDL命令流程式 499
14.3實例3：電線電-熱耦合分析 500
14.3.1問題描述 500
14.3.2問題分析 500
14.3.3GUI操作步驟 500
14.3.4APDL命令流程式 508
14.4實例4：微型控制器電-熱-應力耦合分析 510
14.4.1問題描述 510
14.4.2問題分析 511
14.4.3GUI操作步驟 511
14.4.4APDL命令流程式 522
14.5實例5：使用TABLE表載入載荷分析 525
14.5.1問題描述 525
14.5.2問題分析 526
14.5.3GUI操作步驟 526
14.5.4APDL命令流程式 533
14.6本章小結 535
參考文獻 536