-
《
ANSYS
热力学分析》
环形焊缝冷却分析
班级：
学号：
姓名：
[
实验目的
]
1
、学习
ANSYS
软件进行分析操
作的基本流程；了解软件的用户界面，各
个菜单项的功能、操作等。
2
、掌握使用
ANSYS
建模、加载及其热处理分析的基本方法。
3
、掌握钢球淬火模型的温度载荷的设置，会使用通用后处理器进行载荷的
运算，并得到模拟的最终结果。
[
实验环境
]
ANSYS 10.0
【求解步骤】
一、基本设置
1.
< br>选择“首选项”命令，弹出
GUI
过滤参数，勾选“结构
分析”
、
“热分析”选项，
单击
OK
按
钮关闭该对话框。
2.
选择“前处理
——单元类型——添加
/
编辑
/
删除”命令，弹出
Element
Types
对话框，
3
.
单击
Add
按钮，弹出
Library
of
Element
Types
对话框，
在两个方框中依次选择
Coupled
Field
、
Vector Quad
13
选项，单击
OK
按钮，
关闭该对话框
4.
单击
Options
< br>按钮，弹出
PLANE13
element
type
options
对话框，在
Element
degrees
of
freedom
K1
对应框中选择
UX
UY
TEMP
AZ
，在
Element
behavior
K3
对应框中选择
Axisymetric
5.
单击
OK
按钮，关闭该对话框。单击
close
按钮，关闭
Element
Types
对话框。
二、参数输入
1.
< br>选择“前处理
/
材料属性
/
材料模型”命令，弹出
Define Material
Model Behavior
对话框。
2.
依次双击“
structural/Linear/Elastic/Isotropic
”按
钮，弹出
Linear
Isotropic
Properties
for
Material Number
1
对话框，如下：
3.
单击
Add
Temperature
按钮四次，在表格中填入数据如下：
单击
OK
按
钮，关闭该对话框。
4.
在
Define
Material
Model
Be
havior
对话框中双击
Density
按钮，弹出
Desnsity
for
Material
Number
1
对话框，
在
DENS
对应框中输入
7840
单击
OK
按
钮，关闭该对话框。
5.
在
Define
Material
Model
Be
havior
对
话
框
< br>中
依
次
双
击
Thermal
Expansion/Secant <
/p>
Coefficient/Isotropic
按钮，弹出
Thermal Expansion Secant Coefficient for
Material1
对话框，
如下：
在
APLX
对应框中输入
1.1e-5
，如下：
单击
OK
按
钮，关闭该对话框。
6.
在
Define
Material Model Behavior
对话框中依次双击
< br>Thermal/Conductivity/Isotropic
选项，
弹出
Conductivity for Material
Number 1
对话框，如下所示
单击
Add Temperature
四次，在所对应的表格中输入数据，输完后如下所示
单击
OK
按钮关闭该对话框。
7.
在
Define
Material
Model
Be
havior
对话框中依次双击
Structure/Nonl
inear/Inelastic/Rate
Independent/Kinematic
Hardening
Plasticity/Mises <
/p>
Plasticity/Bilinear
选
项
，
弹
出
Bilinear
Kinematic for Material Number
1
对话框，如下所示
单击
Add Temperature
按钮四次，在所对应表格中输入数据，输完后结果如下图所示
单击
OK
按钮，关闭该对话框。
8.
在
Define
Material
Model
Be
havior
对话框中依次双击
Thermal/Specif
ic
Heat
按钮，弹出
Specific
Heat for Material Number
1
对话框，如下所示
在
C
所对应的框中输入
46
5
，如下所示
单击
OK
按钮，关闭该对话框。
9..
在
Define
Material Model Behavior
对话框中单击
Material
按钮，选择
New Model
选项，
弹
出
Define
Material ID
对话框，如下所示
单击
OK
按
钮，关闭该对话框。
10.
在
Define
Material Model Behavior
对话框中选择
Structural/Linear/Elastic/Isotropic
选项，
弹
出
Linear
Isotropic Properties for Material Number
2
对话框，如下所示
单击
Add Temperature
四次，在所对应表格中输入数据，输完后结果如下图所示
<
/p>
单击
OK
按钮关闭该对话框。
11.
在
Define
Material
Model
Be
havior
对话框中双击
Density
按钮，弹出
Density
for
Material
Number
2
对话框，如下所示
在
DENS
对应框中输入
8
930
，如下所示
单击
OK
按钮，关闭该对话框。
12.
在
Define
Material
Model
Be
havior
对
话
框
< br>中
选
择
Thermal
Expansion/Secant
Coefficient
/Isotropic
选项，弹出
Thermal
Expansion Secant Coefficient for Material Numberal
2
对话框，
在
APLX
对应框中输入
1.66e
-5,
，如下所示
单击
OK
按钮关闭该对话框。
13.
在
Define
Material
Model
Be
havior
对话框中选择
Thermal/Conducti
vity/Isotropic
选项，弹
出
Conductivity for Material Number 2
对话框，如下所示
单击
Add Temperature
按钮四次，在所对应的表格中输入数据，输完后结果如下图所示
单击
OK
按
钮关闭该对话框。
14.
在
Define
Material
Model
Be
havior
对
话
框
< br>选
择
Structure/Nonlinear/Ine
lastic/Rate
Independent/Kinematic
Hardening
Plasticity/Mises <
/p>
Plasticity/Bilinear
选
项
，
弹
出
Bilinear
Kinematic for Material
Number2
对话框，如下所示
单击
Add Temperature
按钮四次，在对应表格中输入数据，输完后如下图所示
单击
OK
按钮，关闭该对话框。
15.
在
Define
Material
Model
Be
havior
对话框中依次双击
Thermal/Specif
ic
Heat
按钮，弹出
Specific
Heat for Material Number
2
对话框
在
C
所对应框中输入
386
，输完后如下图所示
单击
OK
按钮关闭该对话框。
16.
在
Define
Material Model Behavior
对话框中单击
Material
按钮，
选择
New
Model
选项，
弹
出
Define Material
ID
对话框，如下所示
单击
OK
按钮，关闭该对话框。
< br>
17.
在
Define
Material Model Behavior
对话框中选择
Structural/Linear/Elastic/Isotropic
选项，
弹
出
Linear
Isotropic Properties for Material Number
3
对话框，如下所示
单击
Add Temperature
按钮四次，在所对应表格中输入数据，输完后结果如下图所示
单击
OK
按钮关闭该对话框。
18.
在
Define
Material
Model
Be
havior
对话框中双击
Density
按钮，弹出
Density
for
Material
Number
3
对话框，如下所示
在
DENS
对应框中输入
7
870
，如下图所示
单击
OK
按钮关闭该对话框。
19.
在
Define
Material
Model
Be
havior
对
话
框
< br>中
选
择
Thermal
Expansion/Secant
Coefficient
/Isotropic
选项，弹出
Thermal
Expansion Secant Coefficient for Material Numberal
3
对话框，
在
APLX
对应框中输入
1.18e
-5
，如下图所示
单击
OK
按钮关闭该对话框。
20.
在
Define
Material
Model
Be
havior
对话框中选择
Thermal/Conducti
vity/Isotropic
选项，弹
出
Conductivity for Material Number 3
对话框，如下所示
单击
Add Temperature
四次，在对应表格中输入相关数据，输完结果如下图所示
<
/p>
单击
OK
按钮关闭该对话框。
21.
在
Define
Material
Model
Be
havior
对
话
框
< br>选
择
Structure/Nonlinear/Ine
lastic/Rate
Independent/Kinematic
Hardening
Plasticity/Mises <
/p>
Plasticity/Bilinear
选
项
，
弹
出
Bilinear
Kinematic for Material
Number3
对话框，如下所示
单击
OK
按钮四次，在对应表格中输入
相关数据，输完后结果如下图所示
单击
OK
按钮关闭该对话框。
22.
在
Define
Material
Model
Be
havior
对话框中依次双击
Thermal/Specif
ic
Heat
按钮，弹出
Specific
Heat for Material Number
3
对话框
在
C
所对应框中输入
455
，如下图所示
单击
OK
按钮关闭该对话框。
23.
在
Define
Material Model Behavior
对话框中单击
Material/Exit
选项关闭该对话框。
三、建立模型
1.
< br>选择“前处理
/
模型
/
创建
/
关键点
/
在当前坐标系”命令，弹出
Create
Keypoints
in
Active
Coordinate
System
窗口，如下图所示
输入第一个点坐标，如下图所示
<
/p>
点击
Apply
按钮。
< br>
输入第二个点坐标，如下图所示
点击
Apply
按钮。
输入第三个点坐标，如下图所示
<
/p>
点击
Apply
按钮。
< br>
输入第四个点坐标，如下图所示
点击
Apply
按钮。
输入第五个点坐标，如下图所示
<
/p>
点击
Apply
按钮。
< br>
输入第六个点坐标，如下图所示
点击
Apply
按钮。
输入第七个点坐标，如下图所示
<
/p>
点击
Apply
按钮。点击
OK
按钮关闭该对话框。
效果如图
2.
选择“前处理
/
模型
/
创建
/
线
/
弧
/By End
Kps&Rad
”弹出
Arc by End Kps &
Rad
对话框，如
下图所示
用鼠标依次点击
5
< br>和
6
号点，
在
< br>Arc by End Kps & Rad
对话框中点击
OK
按钮，
再用鼠标点
击
2
号点，
再在
Arc
by End Kps & Rad
对话框中点击
OK
按钮，
弹出
Arc by End Kps &
Radius
对话框，如下图所示
在
RAD Radius of the
arc
对应框中输入
0.2
点击
OK
按钮关闭该对话框。
3.
选择
“创建——线——
线——
Straight Line
”
命令，
弹出如下图示
Create Straight
Line
窗口，
依次点击两点连线，如下图
点击
OK
按钮关闭该对话框。
4.
选择“前处理——模型——创建——面——任意
形状——通过线”命令，弹出如下图示对
话框
点击
12
、
14
、
25
、
45
连线，点击
OK
< br>按钮，出现下图效果图
再次
选择
“前处理——模型——创建——面——任意形状——通过线”
命令，
弹出下图对话
框，
点击
56
、
26
、
25
连
线，点击
OK
按钮，出现下图示效果图。
再次选择
“前处理——模型——
创建——面——任意形状——通过线”
命令，
弹出下图对话
框，
点击
26
、
67
、
37
、
23
连线，
点击
OK
按钮，出现如下效果图
完成面的创建。
< br>6.
选择“绘图——线”
“绘图控制——编号”命令，弹
出
Plot
Numbering
C
ontrols
对话框
,
，
勾选
LINE Line
numbers
，如下图所示
单击
OK
按钮，关闭该对话框。
7.
选择“前处理——网格划分——网格属性—
—默认属性”命令，弹出如下对话框
单击
OK
按钮关闭该对话框。
选择“网格划分工具”命令，弹出如下对话框
选择“
Lines-Set
”命令，单击直线
L3
、
L9
，单击
OK
按钮，弹出如下窗口
在第二个框中输入
16
单击
OK
按钮关闭该对话框。
选择“
Lines-Set
”命
令，单击直线
L4
、
L2
，单击
OK
按钮，弹出上图示图形，在第二个框
中输入
10
单
击
OK
按钮关闭该对话框。
选择
Mesh
命令，弹出下图示对画框
在第一部分面积上点击一下，单击
OK
按钮，出现如下效果图
7.
选择“绘图——面”命令，在<
/p>
Mesh
Tool
对话框中选择“
Lines
——
Set
‘选项，点击
L4
、
L5
直线，单击
OK
按钮，弹出下图示对话框
单击
OK
按钮关闭该对话框。
在
Mesh Tool
对话框中选择“
Lines
——
Set
‘选项，点击
L1
弧线，点击
OK
按钮，
弹出下图对话框
< br>单击
OK
按钮关闭该对话框。
选择
Mesh
命令，点击中间面，点击
OK
按钮，出现如下效果图
8.
选择“绘图——面“控制命令，再选择
’<
/p>
网格属性”命令，弹出网格属性对话框，选择材
料号为
3
，
单击
OK
按钮关闭该对话框。
选择“网格划分工具”命令，弹出下图示对话框
在
Mesh Tool
工具栏中选择“
lines
——
Set
”命令，点击
L6
、
L8
直线，单击
OK
按钮，弹出
下图示对话框
在第二栏中输入
16
单击
OK
按钮关闭该对话框。
选择“
Lines
——
Set
”命令，弹出下图示对话框，单击
L5
、
L7
直线，单击
OK
按钮，
弹出下图示对话框
在第二栏输入
10