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本書以Ansys 2024為平臺,對Ansys熱分析和與熱相關的耦合場分析的基本思路、操作步驟和應用技巧進行了介紹,並結合工程應用實例講述了Ansys的具體使用方法。本書實例部分採用GUI方式,逐步講解了操作步驟,在每個實例的後面列出了分析過程的命令流檔。本書還隨書贈送了配套電子資料包,其中收錄了全書所有實例的APDL程式檔和實例操作過程錄屏講解MP4檔,可以讓讀者輕鬆快捷地掌握Ansys 2024熱分析的操作技巧和工程應用方法。本書可供汽車、壓力容器、國防軍工、土木工程、金屬熱加工等行業的技術人員進行熱分析與產品開發使用,也可以作為大學本科生與研究生進行熱分析的參考教材。
第1章 Ansys熱分析簡介及常用操作11.1 Ansys熱分析簡介21.1.1 Ansys的熱分析能力21.1.2 Ansys熱分析分類31.1.3 Ansys中與熱相關的耦合場分析種類31.1.4 Ansys中熱分析單元簡介31.2 Ansys中常用操作51.2.1 拾取操作51.2.2 顯示操作6第2章 熱分析基礎知識92.1 傳熱學基本理論102.1.1 符號與單位102.1.2 熱傳遞的方式112.1.3 熱力學第一定律122.1.4 熱分析的控制方程122.2 熱分析有限元法132.3 熱分析網格劃分誤差及計算誤差估計14第3章 穩態熱分析163.1 穩態熱分析概述173.1.1 穩態熱分析定義173.1.2 穩態熱分析的控制方程173.2 熱載荷和邊界條件的類型173.2.1 概述173.2.2 熱載荷和邊界條件注意事項183.3 穩態熱分析基本步驟18第4章 穩態熱分析實例詳解214.1 實例一——電線生熱分析224.1.1 問題描述224.1.2 問題分析224.1.3 GUI操作步驟224.1.4 APDL命令流程式384.2 實例二——蒸汽管分析404.2.1 問題描述404.2.2 問題分析414.2.3 GUI操作步驟414.2.4 APDL命令流程式544.3 實例三——熱力管分析594.3.1 問題描述594.3.2 問題分析594.3.3 GUI操作步驟594.3.4 APDL命令流程式784.4 實例四——肋片換熱器分析784.4.1 問題描述784.4.2 問題分析784.4.3 GUI操作步驟794.4.4 APDL命令流程式86第5章 瞬態熱分析與非線性熱分析875.1 瞬態熱分析概述885.1.1 瞬態熱分析特性885.1.2 瞬態分析前處理考慮因素885.1.3 控制方程895.1.4 時間積分與時間步長預測895.1.5 時間步長設置905.1.6 數值求解過程915.1.7 瞬態分析準確程度的評估925.1.8 初始條件的施加925.2 非線性分析綜述945.2.1 非線性分析特點945.2.2 穩態非線性求解過程945.2.3 非線性分析步驟95第6章 瞬態熱分析實例詳解1036.1 實例一—鋼板加熱過程分析1046.1.1 問題描述1046.1.2 問題分析1046.1.3 GUI操作步驟1046.1.4 APDL命令流程式1126.2 實例二—鋼制零件淬油過程分析1146.2.1 問題描述1146.2.2 問題分析1146.2.3 GUI操作步驟1146.2.4 APDL命令流程式1226.3 實例三—溫度控制加熱器分析1246.3.1 問題描述1246.3.2 問題分析1246.3.3 GUI操作步驟1256.3.4 APDL命令流程式1336.4 實例四—兩環形零件在圓筒形水箱中的冷卻過程1336.4.1 問題描述1336.4.2 問題分析1346.4.3 GUI操作步驟 1346.4.4 APDL命令流程式140第7章 熱輻射分析1417.1 熱輻射基本理論及在Ansys中的處理方法1427.1.1 熱輻射特性1427.1.2 熱輻射基本術語1427.1.3 Ansys中熱輻射的處理方法1457.2 Ansys中輻射建模方法1457.2.1 使用輻射線單元建立輻射模型1457.2.2 使用表面效應單元建立輻射模型1467.2.3 使用輻射矩陣單元建立輻射模型1487.2.4 使用Radiosity求解器方法建立輻射模型153第8章 熱輻射分析實例詳解1548.1 實例一—黑體熱輻射分析1558.1.1 問題描述1558.1.2 問題分析1558.1.3 GUI操作步驟1558.1.4 APDL命令流程式1588.2 實例二—兩同心圓柱體間熱輻射分析1598.2.1 問題描述1598.2.2 問題分析1608.2.3 GUI操作步驟1608.2.4 APDL命令流程式1698.3 實例三—長方體鋼坯料空冷過程分析1718.3.1 問題描述1718.3.2 問題分析1718.3.3 GUI操作步驟1718.3.4 APDL命令流程式1768.4 實例四—圓臺形物體熱輻射分析1768.4.1 問題描述1768.4.2 問題分析1778.4.3 GUI操作步驟1778.4.4 APDL命令流程式183第9章 相變分析1849.1 相變基本術語1859.1.1 相和相變1859.1.2 潛在熱量和焓1859.2 Ansys中的相變分析基本思路及求解設置1869.2.1 相變分析基本思路1869.2.2 求解設置188第10章 相變分析實例詳解19010.1 實例一—茶杯中水結冰過程分析19110.1.1 問題描述19110.1.2 問題分析19110.1.3 GUI操作步驟19110.1.4 APDL命令流程式20310.2 實例二—某零件鑄造過程分析20610.2.1 問題描述20610.2.2 問題分析20710.2.3 GUI操作步驟20710.2.4 APDL命令流程式21610.3 實例三—某焊接件兩焊縫在順序焊接過程分析21610.3.1 問題描述21610.3.2 問題分析21610.3.3 GUI操作步驟21710.3.4 APDL命令流程式227第11章 生死單元技術22811.1 單元的生和死的定義22911.2 單元生死的基本原理22911.3 使用Ansys結果控制單元生死方法23211.4 應用單元生死技術的注意事項233第12章 與溫度場相關的耦合場分析23412.1 耦合場分析概述23512.1.1 耦合場分析的定義23512.1.2 耦合場分析的類型23512.1.3 直接耦合解法或間接耦合解法的應用範圍23812.1.4 涉及熱分析的直接耦合分析和間接耦合分析典型應用實例23812.2 間接手工熱-應力耦合分析23912.2.1 基本特點23912.2.2 基本過程23912.2.3 基本操作步驟24112.3 摩擦生熱在Ansys