当前课程知识点:有限元分析及应用 > 专题Ⅰ 有限元分析的典型PROJECT > 【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
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
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