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Video I-5课程教案、知识点、字幕

第5个Project是关于

钢制圆柱冷却过程的瞬态传热分析

对于一个直径为30mm,高度为60mm的钢制实心圆柱

它初始的温度是600度

假设它是均匀分布的

我们希望把它放置在一个温度为20度

换热系数是1200W每平方米度的介质中冷却

进行相应的热处理

我们来看一下

我们假设它的热传导系数随着温度变化

是这样的一个线性关系

比热的变化是这样的一个线性关系

圆柱冷却过程中

它随着时间变化,它的冷却情况、它的温度分布情况

是怎么样的一个形式

我们来进行有限元分析计算

对于这个问题它的要点也是

因为它属于一个轴对称问题

由于对称性的关系,我们就可以取1/4的横截面

作为计算模型,也就是这一部分

从这里可以看出来

下面这个面是绝热的

也就是我们所说的对称面

这个面和这个面是放置在冷却液中

也就是跟外界进行热交换的面

在建立相应的模型的时候

大家要注意统一对应的物理量的单位

这个模型我们采用的是PLANE77号传热单元

设置的时候注意

导热系数和热容是随温度线性变化的

在进行瞬态分析的时候

我们通过这个命令

可以设置初始温度为600度

再定义对应这个面的对流换热系数

因为我们希望获得冷却时间100秒以后

在整个时间分布上的温度变化情况

那么我们就可以通过

在后处理中

一般后处理的话

我们之前完成的是1/4的模型

我们就可以通过对称映射设置完成整个模型

也可以用矢量图来显示热流分布

然后在时间后处理中

我们还可以通过相应的命令得到

圆柱中心、侧表中间、端面的顶点上

它这个位置的温度随着时间变化情况

然后画出相应的温度变化曲线

我们先来看一下对应的命令流

命令流的关键主要在这

主要是要设置PLANE77号传热单元

然后在这是确定计算模型为瞬态分析

这个命令是设置圆柱的初始温度为600度

这个命令是设置换热边界条件

我们希望得到100秒内温度变化情况

所以这是时间的设置

这是我们设置计算子步的数目

这对应的是求解

求解完成了之后我们就进入后处理

对应的命令是

我们通过对称映射把1/4的模型

变成一个完整的模型

然后我们以矢量的方式来显示热流的分布情况

我们把之前的这部分命令拷到ANSYS平台

我们就可以看出来它热流的方向是怎样的形式

如果我们希望得到圆柱面和圆柱侧边

也就是我们所说的1号节点、2号节点

还有22号节点是圆柱侧边和端面的

随着时间的温度变化情况的变化的话

我们就要进入时序后处理模块

我们把这部分时序后处理模块的命令粘贴进去

从图中我们可以看出来

在圆柱中心内部

它开始的时候温度下降是比较慢的

随着时间的增加,到100秒的时候

它的内外温差相差不是很大了

有限元分析及应用课程列表:

第0讲 课程概要

-有限的单元 无限的能力

--Video

-课程大纲

--课程大纲

第1讲 引论

-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

--Video 1.1

-第一章第二节测试题

-1.2 变形体力学的要点

--Video 1.2

-第一章第三节测试题

-1.3 微分方程求解的方法

--Video 1.3

--勘误

-第一章第四节测试题

-1.4 关于函数逼近的方式

--Video 1.4

-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

--Video 1.5

-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

--Video 1.6

-第一章第七节测试题

-1.7 有限元发展的历史和软件

--Video 1.7

-课后讨论

--讨论题

-课后练习

第2讲 基于直接刚度法的杆系有限元方法

-第二章第一节测试题

-2.1 弹簧的力学分析原理

--Video 2.1

-第二章第二节测试题

-2.2 弹簧单元与杆单元的比较

--Video 2.2

-第二章第三节测试题

-2.3 杆单元的坐标变换

--Video 2.3

-第二章第四节测试题

-2.4 一个四杆结构的实例分析

--Video 2.4

-2.5 四杆结构的ANSYS实例分析

--Video 2.5

--ANSYS

-课后讨论

--讨论题

第3讲 针对复杂几何形状变形体的力学描述(1)

-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

--Video 3.1

-第三章第二节测试题

-3.2 指标记法

--Video 3.2

-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

--Video 3.3

-第三章第四节测试题

-3.4 平面问题的平衡方程构建

--Video 3.4

-第三章第五节测试题

-3.5 平面问题的几何方程构建

--Video 3.5

--勘误

-第三章第六节测试题

-3.6 平面问题的物理方程构建

--Video 3.6

-第三章第七节测试题

-3.7 两类边界条件

--Video 3.7

-课后讨论

--讨论题

第4讲 针对复杂几何形状变形体的力学描述(2)

-第四章第一节测试题

-4.1 几种特殊情况的讨论

--Video 4.1

--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

--Video 4.2

-第四章第三节测试题

-4.3 平面纯弯梁的描述及求解

--Video 4.3

-第四章第四节测试题

-4.4 空间弹性问题的完整描述

--Video 4.4

--勘误

-第四章第五节测试题

-4.5 关于张量的描述及理解

--Video 4.5

-课后讨论

--讨论题

第5讲 变形体力学方程求解的试函数方法的原理

-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

--Video 5.1

-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

--Video 5.2

-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

--Video 5.3

-第五章第四节测试题

-5.4 平面弯曲梁求解的虚功原理

--Video 5.4

-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

--Video 5.5

-第五章第六节测试题

-5.6 一般弹性问题的能量原理

--Video 5.6

-课后讨论

--讨论题

第6讲 基于试函数方法的经典实现及有限元实现

-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

--Video 6.1

-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

--Video 6.2

-第六章第三节测试题

-6.3 有限元方法中的基本步骤

--Video 6.3

-第六章第四节测试题

-6.4 经典方法及有限元方法的比较

--VIDEO 6.4

-课后讨论

--讨论题

第7讲 杆、梁结构的有限元分析

-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

--Video 7.1

-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

--Video 7.2

-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)

--Video 7.3

-第七章第四节测试题

-7.4 梁单元的坐标变换

--Video 7.4

-第七章第五节测试题

-7.5 分布力的处理

--Video 7.5

-7.6 门型框架结构的实例分析及MATLAB编程

--Video 7.6

--【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

--Video 7.7

--【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8讲 连续体结构的有限元分析(1)

-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

--Video 8.1

-第八章第二节测试题

-8.2 平面4节点矩形单元及MATLAB编程

--Video 8.2

-第八章第三节测试题

-8.3 轴对称单元

--Video 8.3

-第八章第四节测试题

-8.4 分布力的处理

--Video 8.4

-8.5 平面矩形薄板分析的MATLAB编程

--Video 8.5

--【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

--Video 8.6

--【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9讲 连续体结构的有限元分析(2)

-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

--Video 9.1

-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

--Video 9.2

-第九章第三节测试题

-9.3 参数单元的原理

--Video 9.3

-第九章第四节测试题

-9.4 数值积分

--Video 9.4

-9.5 典型空间问题的MATLAB编程

--Video 9.5

--【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

--Video 9.6

--【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10讲 有限元方法中的基本性质

-第十章第一节测试题

-10.1 节点编号与存储带宽

--Video 10.1

-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

--Video 10.2

-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

--Video 10.3

-第十章第四节测试题

-10.4 位移函数构造与收敛性要求

--Video 10.4

-第十章第五节测试题

-10.5 C0单元与C1单元

--Video 10.5

-第十章第六节测试题

-10.6 单元的拼片试验

--Video 10.6

-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

--Video 10.7

-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

--Video 10.8

-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

--Video 10.9

-课后讨论

--讨论题

第11讲 高阶及复杂单元

-第十一章第一节测试题

-11.1 1D高阶单元

--Video 11.1

-第十一章第二节测试题

-11.2 2D高阶单元

--Video 11.2

-第十一章第三节测试题

-11.3 3D高阶单元

--Video 11.3

-第十一章第四节测试题

-11.4 基于薄板理论的弯曲板单元

--Video 11.4

-第十一章第五节测试题

-11.5 子结构与超级单元

--Video 11.5

-课后讨论

--讨论题

第12讲 有限元分析的应用领域引论(1)

-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

--Video 12.1

-第十二章第二节测试题

-12.2 结构振动的有限元分析实例

--Video 12.2

-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

--Video 12.3

-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

--Video 12.4

-课后讨论

--讨论题

第13讲 有限元分析的应用领域引论(2)

-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

--Video 13.1

-第十三章第二节测试题

-13.2 传热问题的有限元分析实例

--Video 13.2

-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

--Video 13.3

-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

--Video 13.4

-课后讨论

--讨论题

专题Ⅰ 有限元分析的典型PROJECT

-【基本建模Project1】2D问题:带孔平板的有限元分析

--Video I-1

--Doc I-1

-【基本建模Project2】3D问题:花型卡盘网格划分的控制

--Video I-2

--Doc I-2

-【应用建模Project3】振动模态分析:斜拉桥的模态分析

--Video I-3

--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

--Video I-4

--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

--Video I-5

--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

--Video I-6

--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

--Video I-7

--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

--Video I-8

--Doc I-8

Video I-5笔记与讨论

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