当前课程知识点:有限元分析及应用 > 第13讲 有限元分析的应用领域引论(2) > 13.2 传热问题的有限元分析实例 > Video 13.2
我们考查一个实际的传热问题
这是一个无限长平板的稳态温度场的问题
我们看看,它的板厚是0.2m
它是无限长
那么左端的热交换系数hc是20W每平方米每度
它的环境温度是100度
右边的热交换系数同样是20W每平方米每度
它的环境温度是0度
这个平板的热导系数k是1W每米每度
我们沿厚度方向分两排
沿高度方向分一排
这样我们就得到4个三节点的三角形单元
这个单元的编号和节点对应的位置是这样的
1号单元对应的节点是3 2 1
2号单元对应着2 3 4
3号单元对应着5 4 3
4号单元对应着4 5 6
所有的节点温度列阵是
一共是6个节点
下面我们进行各个单元的传热矩阵的计算
首先对于单元1,它是S3边界单元
所以我们由前面单元的描述
我们得到的1号单元的KT是这样的
它对应的节点温度是T3,T2,T1
相应的等效温度的载荷列阵是
它也分别对应着T3,T2,T1
对于单元2,它是内部单元
同样我们可以得到相应的热传导矩阵
这是2号单元的KT
由于是内部单元
所以它的等效的温度载荷列阵是0
对于单元3,它也是一个内部单元
它和单元2是类似的
只是相应的节点温度把它变为T5,T4,T3
对于单元4,它是S3边界的单元
所以我们得到4号单元的KT是这样的
相应的等效温度载荷也都是0
我们由各个单元的热传导矩阵
和相应的等效温度载荷
我们进行组装就可以得到整体的热传导矩阵K
还有所有节点的温度列阵
还有所有的等效温度载荷列阵PT
这是组装以后的KT的情况
这是组装以后的PT的情况
下面我们进行边界条件的处理及方程的求解
该问题的边界条件为S3
在前面的单元计算的时候已经考虑了
因此可以直接对方程进行求解
这样我们求出T1到T6的温度
这个问题也有一个理论解
也是T1到T6,得到的是这样的结果
我们可以比较一下
有限元的结果和理论的结果它们是非常接近的
-有限的单元 无限的能力
--Video
-课程大纲
--课程大纲
-第一章第一节测试题
-1.1 力学的分类:质点、刚体、变形体的力学
-第一章第二节测试题
-1.2 变形体力学的要点
-第一章第三节测试题
-1.3 微分方程求解的方法
--勘误
-第一章第四节测试题
-1.4 关于函数逼近的方式
-第一章第五节测试题
-1.5 针对复杂几何域上的函数表征及逼近
-第一章第六节测试题
-1.6 有限元的核心:针对复杂几何域的分片函数逼近
-第一章第七节测试题
-1.7 有限元发展的历史和软件
-课后讨论
--讨论题
-课后练习
-第二章第一节测试题
-2.1 弹簧的力学分析原理
-第二章第二节测试题
-2.2 弹簧单元与杆单元的比较
-第二章第三节测试题
-2.3 杆单元的坐标变换
-第二章第四节测试题
-2.4 一个四杆结构的实例分析
-2.5 四杆结构的ANSYS实例分析
--ANSYS
-课后讨论
--讨论题
-第三章第一节测试题
-3.1 力学描述的基本思路及关于变形体材料的基本假设
-第三章第二节测试题
-3.2 指标记法
-第三章第三节测试题
-3.3 关于三大变量及三大方程的思路
-第三章第四节测试题
-3.4 平面问题的平衡方程构建
-第三章第五节测试题
-3.5 平面问题的几何方程构建
--勘误
-第三章第六节测试题
-3.6 平面问题的物理方程构建
-第三章第七节测试题
-3.7 两类边界条件
-课后讨论
--讨论题
-第四章第一节测试题
-4.1 几种特殊情况的讨论
--勘误
-第四章第二节测试题
-4.2 简单拉杆问题的完整弹性力学求解
-第四章第三节测试题
-4.3 平面纯弯梁的描述及求解
-第四章第四节测试题
-4.4 空间弹性问题的完整描述
--勘误
-第四章第五节测试题
-4.5 关于张量的描述及理解
-课后讨论
--讨论题
-第五章第一节测试题
-5.1 变形体力学方程求解的主要方法分类及试函数方法
-第五章第二节测试题
-5.2 平面弯曲梁求解的试函数方法-残值处理法
-第五章第三节测试题
-5.3 如何降低对试函数的高阶导数的要求
-第五章第四节测试题
-5.4 平面弯曲梁求解的虚功原理
-第五章第五节测试题
-5.5 平面弯曲梁求解的最小势能原理的变分基础
-第五章第六节测试题
-5.6 一般弹性问题的能量原理
-课后讨论
--讨论题
-第六章第一节测试题
-6.1 基于试函数的经典方法与有限元方法
-第六章第二节测试题
-6.2 有限元方法中的自然离散与逼近离散
-第六章第三节测试题
-6.3 有限元方法中的基本步骤
-第六章第四节测试题
-6.4 经典方法及有限元方法的比较
-课后讨论
--讨论题
-第七章第一节测试题
-7.1 局部坐标系中的杆单元构建及MATLAB编程
-第七章第二节测试题
-7.2 局部坐标系中的平面纯弯梁单元构建及MATLAB编程
-第七章第三节测试题
-7.3 局部坐标系中的一般梁单元构建(组装)
-第七章第四节测试题
-7.4 梁单元的坐标变换
-第七章第五节测试题
-7.5 分布力的处理
-7.6 门型框架结构的实例分析及MATLAB编程
--【知识点7.6】 门型框架结构的实例分析及MATLAB编程(PDF)
-7.7 门型框架结构的ANSYS实例分析
--【知识点7.7】 ANSYS算例-门型框架结构有限元GUI操作与命令流(PDF)
-课后讨论
--讨论题
-第八章第一节测试题
-8.1 平面3节点三角形单元及MATLAB编程
-第八章第二节测试题
-8.2 平面4节点矩形单元及MATLAB编程
-第八章第三节测试题
-8.3 轴对称单元
-第八章第四节测试题
-8.4 分布力的处理
-8.5 平面矩形薄板分析的MATLAB编程
--【知识点8.5】 平面矩形薄板分析的MATLAB编程(PDF)
-8.6 平面矩形薄板的ANSYS实例分析
--【知识点8.6】 ANSYS算例-平面矩形薄板有限元GUI操作与命令流(PDF)
-课后讨论
--讨论题
-第九章第一节测试题
-9.1 空间4节点四面体单元及MATLAB编程
-第九章第二节测试题
-9.2 空间8节点正六面体单元及MATLAB编程
-第九章第三节测试题
-9.3 参数单元的原理
-第九章第四节测试题
-9.4 数值积分
-9.5 典型空间问题的MATLAB编程
--【知识点9.5】 典型空间问题的MATLAB编程(PDF)
-9.6 典型空间问题的ANSYS分析实例
--【知识点9.6】 ANSYS算例-典型空间问题有限元GUI操作与命令流(PDF)
-课后讨论
--讨论题
-第十章第一节测试题
-10.1 节点编号与存储带宽
-第十章第二节测试题
-10.2 形状函数矩阵与刚度矩阵的性质
-第十章第三节测试题
-10.3 边界条件的处理与支反力的计算
-第十章第四节测试题
-10.4 位移函数构造与收敛性要求
-第十章第五节测试题
-10.5 C0单元与C1单元
-第十章第六节测试题
-10.6 单元的拼片试验
-第十章第七节测试题
-10.7 有限元分析数值解的精度与性质
-第十章第八节测试题
-10.8 单元应力计算结果的误差与平均处理
-第十章第九节测试题
-10.9 控制误差和提高精度的h方法和p方法
-课后讨论
--讨论题
-第十一章第一节测试题
-11.1 1D高阶单元
-第十一章第二节测试题
-11.2 2D高阶单元
-第十一章第三节测试题
-11.3 3D高阶单元
-第十一章第四节测试题
-11.4 基于薄板理论的弯曲板单元
-第十一章第五节测试题
-11.5 子结构与超级单元
-课后讨论
--讨论题
-第十二章第一节测试题
-12.1 结构振动的有限元分析:基本原理
-第十二章第二节测试题
-12.2 结构振动的有限元分析实例
-第十二章第三节测试题
-12.3 弹塑性问题的有限元分析:基本原理
-第十二章第四节测试题
-12.4 弹塑性问题的有限元分析:非线性方程求解
-课后讨论
--讨论题
-第十三章第一节测试题
-13.1 传热问题的有限元分析:基本原理
-第十三章第二节测试题
-13.2 传热问题的有限元分析实例
-第十三章第三节测试题
-13.3 热应力问题的有限元分析:基本原理
-第十三章第四节测试题
-13.4 热应力问题的有限元分析实例
-课后讨论
--讨论题
-【基本建模Project1】2D问题:带孔平板的有限元分析
--Doc I-1
-【基本建模Project2】3D问题:花型卡盘网格划分的控制
--Doc I-2
-【应用建模Project3】振动模态分析:斜拉桥的模态分析
--Doc I-3
-【应用建模Project4】弹塑性分析:厚壁圆筒受内压的弹塑性分析
--Doc I-4
-【应用建模Project5】传热分析:钢制圆柱冷却过程温度场的瞬态问题
--Doc I-5
-【应用建模Project6】热应力分析:桁架结构的温度及装配应力分析
--Doc I-6
-【高级建模Project7】结构的概率:大型液压机机架的概率设计分析
--Doc I-7
-【高级建模Project8】p方法的建模与应用:平面问题的p型单元建模与分析
--Doc I-8