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推荐给大家一本好书：有限元分析—ANSYS 13.0从入门到实战
给大家推荐一本好书：有限元分析—ANSYS 13.0从入门到实战
有限元分析—ANSYS13.0从入门到实战
作者：张洪才 何波
出版社：机械工业出版社
本书是针对现有的ANSYS图书，实例单一，工程背景不强，重操作，少原理的现状，特以ANSYS13.0为平台撰写的一部从入门到精通的实用自学和提高教程。全面介绍有限元分析的理论基础、有限元分析流程、实体建模、网格划分、施加载荷、求解、通用后处理、时间历程后处理、静力学分析、结构动力学分析、结构非线性分析、复合材料分析，断裂力学分析，热力学分析、边坡稳定性分析、界面开裂分析、衬垫连接分析、齿轮分析、转子动力学分析、焊接过程、优化设计、拓扑优化、疲劳分析、自适应网格分析和可靠性分析等内容。围绕ANSYS软件的功能讲解，书中给出了大量具有工程背景的实例，详细讲解热门问题如冲压回弹分析，J积分计算、螺栓衬垫法兰盘连接分析，齿轮动态接触分析，焊接残余热应力分析等实例。本书配有完善的视频教程
10.3实例：阶梯轴施加扭矩和弯矩
10.3.1工程背景
在实际工程问题中，力矩无处不在。例如管道的弯曲分析，机床主轴的扭矩分析等。但是ANSYS软件美中不足之处就是其扭矩分析没有公式化，没有像加载拉力和压力这样的直接命令来操作，给使用者带来了很大的麻烦，本书使用MPC184单元，是在构件中心部位建立一个节点，跟其他受力节点分别形成多根刚性梁,从而形成刚性面。最后也是直接加载荷到中心节点上面，通过刚性梁来传递载荷。这种方法适用多种情况，不仅支持大应变，还支持非线形情况。
11.9实例：印刷机滚筒的模态分析
11.9.1工程背景
滚筒是印刷机的核心部件，其运动是旋转运动，印刷机高速运转时，其运转平稳性在很大程度上影响着印刷品质量，印刷时产生的重影、墨杠、网点扩大、墨色不均等故障都与滚筒的动态性能有关。造成印刷滚筒不平衡的原因很多，滚筒质量分布不均，滚筒在长度方向上发生挠曲变形，压印力沿滚筒轴向分布不均匀，滚筒两端压印力大，中间部位压印力小等所产生的振动等，因此对滚筒进行动态特性分析对提高印刷品质量有着重要意义。本实例以某四开胶印机压印滚筒为研究对象，建立有限元分析模型，运用有限元软件Ansvs对其进行模态分析，研究其振动特性。
12.7 实例：汽车悬架系统的谐响应分析
12.7.1工程背景
悬架是车架与车桥之间的一切传力连接装置的总称。它的功用是把路面作用于车轮上的力和力矩都要通过悬架传递到车架以保证汽车的正常行驶。汽车在行驶的过程中，由于路面不会绝对的平坦，路面作用于车轮的垂直反力往往是冲击性的，这种冲击力达到很大的值，就会影响驾驶员与乘客的乘坐舒适性，车身的姿态会受影响，操纵稳定性也会直接受到影响，甚至行驶速度受到影响。本实例运用ANSYS谐响应分析的功能研究路面对汽车悬架激励的特性。
13.8实例：钢架结构厂房的随机振动分析
13.8.1工程背景
近年来，由于工程建设的快速发展，大大促进了工程力学分析和结构计算理论的发展，继而带动新型工程结构不断涌现，并随着计算机技术的突飞猛进，矩阵分析、有限单元法等新的计算方法在工程结构计算中的应用也不断成熟。同时，轻型钢结构和薄壁钢结构的出现大大减轻了结构自重和用钢量，为在中小型项目的建设中利用钢架结构开辟了新的途径。现在的钢架结构都要求具有良好的抗振能力，因此，用ANSYS有限元分析软件对典型钢结构的随机振动特性进行分析，对于工程设计也是很有实践意义的。
14.10实例：路面冲击载荷作用下汽车的瞬态动力学分析
14.10.1工程背景
行驶平顺性是车辆的重要性能之一。良好的平顺性可以提高乘员的舒适性，延长零部件使用寿命，提高运输效率和降低汕耗。车辆悬架系统座椅、轮胎的特性参数是影响整车行驶平顺性的主要因素，用传统的经验公式来确定悬架座椅、轮胎等的特性参数常常不尽如人意，往往需要经过多次样车试验、修改才能获得较合理的参数匹配方案，日‘开发周期长、费用高。本实例使用ANSYS分析9自由度整车模型受路面冲击激励的响应。
15.6实例：支撑架特征值屈曲分析
15.6.1工程背景
随着科学与经济的发展，刚架结构被广泛应用于机械工程和建筑工程中，它们的安全与稳定问题备受关注，尤其对于承载重量的细长类刚架，为保证结构甚至生命则产的安全，必须要弄清承重刚架正常工作的载荷范围和失效机理，这就有必要去计算其发生塑性弯曲变形时的最小临界载荷，本实例利用ANSYS软件对建筑施工中某承重系统的一个支撑架进行了有限元建模和特征值屈曲分析，并利用ANSYS的后处理模块观察了它的各阶屈曲模态及其轴向应力。
15.7实例：复合地基沉降的弹塑性分析
15.7.1工程背景
随着国民经济的发展，普通等级公路已经不能满足交通运输业的需要。近年来，我国高速公路得到了迅速的发展。高速公路上行车速度快，交通流量大，与一般公路相比较，高速公路对路面、路基的要求更高。受地理位置的限制，许多高速公路不得不建立在软土地段上，由于软土的强度很低，压缩性高，透水性很小，而且还存在流变性，使得筑路工程技术变得困难和复杂。从已建软土地基上高速公路运行情况来看，工后沉降普遍较大。交通荷载作用下路面的沉降变形，一直是工程界普遍关心的问题，也是一值得深入研究的课题。本实例首先建立复合地基的沉降模型，并采用弹塑性土体本构关系，使用有限单元法计算了复合土层的沉降量。
16.5实例：薄钢板冲压分析
16.5.1工程背景
在汽车、航空、家电等工业部门 ,许多构件是用板料冲压成形生产的。板料成形过程牵涉到几何非线性、材料非线性和边界条件非线性的复杂的力学问题。金属板料冲压成型是利用金属塑性变形的特点，通过对金属板料施加压力，使其产生塑性变形从而获得所需要的形状。由于板料冲压成型过程包含大位移、大变形等十分复杂的物理现象，使得对其成型控制非常困难，以前更多的是通过反复试验的方法制造出合乎要求的产品，其过程需要花费大量的时间和经费。随着有限元模拟技术的迅速发展，利用有限元软件模拟金属板料冲压成型过程及分析其回弹量已成为可能。本实例使用ANSYS模拟薄钢板的冲压分析。
17.3 实例：复合材料传动轴的失效分析
17.3.1工程背景
碳纤维复合材料由于较高的比强度和比模量以及较小的密度，在航空航天领域己经得到广泛的应用，日前正在逐步向民用产业扩展。沿着纤维的方向，复合材料的抗拉和抗压性能较好，因此纤维方向被称为复合材料的主方向。在现代加工行业中，可以利用碳纤维复合材料这种可变的性能参数来满足不同的使用性能要求，而复合材料结构设计标准的不足常成为限制复合材料有效应用的重要原因。传动轴是复合材料的一个重要应用方面日前在航天飞机、高性能汽车以及特殊用途的机械中得到了广泛的应用。
18.4实例：弹塑性焊接接头的J积分计算
18.4.1工程背景
由于焊接的工艺性质决定了焊接接头的特点是不连续的。例如在几何上存在缺陷及截面变化的不连续性、在力学上存在残余应力及应力集中、化学上存在成分不均匀性、金属学上存在组织结构的不均匀性。在现有的缺陷评定规范中，对焊接接头的不连续性作了一定的考虑，如在进行裂纹扩展驱动力分析时考虑了焊接残余应力等因素，在制备焊接接头断裂韧性试样时也作了相应的规定。随着学科的发展，焊接接头不连续性及对断裂性能影响的研究日益得到重视，焊接接头力学性能不均匀性对焊接接头断裂性能的影响规律的研究就是其中之一。本实例使用ANSYS计算了焊接接头的裂纹扩展驱动力-& && && && && && && && && && &积分。
19.7实例：多芯片组件热分析
19.7.1工程背景
MCM（多芯片组件）作为当代先进电了组装技术的新技术，由于具有组装密度高、匀_连线短、体积小、重量轻、性能好等特点，受到了高度重视，并得到了迅速发展。但与此同时，它的高密度、微型化的特点也带来了一系列设计、组装技术方面的难题，其中芯片的散热问题尤为突出。因此，M CNI的热分析技术成了M CNI可靠性设计的关键技术之一。由于电了组件结构、材料参数、组件内功率器件的分布、环境条件等，传统的数值分析方法往往无能为力。随着计算机技术的发展，利用有限元模拟的方法由于具有计算能力强、运算速度快等优点越来越得到人们的重视，本实例主要以ANSYS软件为例，介绍利用其对MCM进行热分析的实例。
20.3 实例：确定边坡安全系数
20.3.1工程背景
边坡是天然斜坡和人工边坡的总称。边坡失稳是生态环境和工程建设中经常遇到的广泛且严重的地质灾害之一，给世界各国人民的生命财产和经济建设带来了巨大韵损失。因此，研究边坡变形破坏的意义是不言而喻的。边坡的稳定性问题一直是土木工程中的一个非常重要的问题。不论是修建高速公路、铁路、机场等交通设施，还是建造矿井、大坝和大型建筑工程等大都需要分析边坡的稳定性。
21.7实例：功能梯度材料界面开裂分析
21.7.工程背景
功能梯度材料(Functional gradient materials, FGM)的出现是现代高科技技术需求的结果，广泛应用于航空航天、核反应堆、生物医药、国防工业等领域.功能梯度材料的断裂理论研究己成为材料科学的前沿课题。
22.9实例：螺栓预紧法兰盘衬垫分析
22.9.1工程背景
法兰、螺栓、垫片及盲板组成的系统是压力容器设计中的重要内容,同时也是设计及使用过程中容易出现问题的部位。详细计算该系统应力分布是提高法兰、螺栓连接设计水平的关键所在。本实例应用三维有限元技术,考虑了大量的接触面、螺栓预紧单元和衬垫单元，准确计算出一套法兰连接的应力分布。
<font color="#.4 实例：多齿轮动态接触分析
23.4.1工程背景
随着计算机技术的日益普及和FEA技术的蓬勃发展，人们己广泛采用计算机仿真分析来作为齿轮强度校核的方法。随着齿轮传动向重载、高速、低噪、高可靠性方向发展，现代齿轮设计对齿轮传动系统的静、动态特性提出了更高的要求。齿轮设计的主要内容之一是强度设计，而强度设计的重点研究对象是轮齿。因此，建立比较精确的分析模型，准确地掌握轮齿应力的分布特点和变化规律具有重要的意义。
24.7实例：转子-轴承系统的临界转速计算
24.7.1工程背景
旋转机械被广泛地应用于包括燃气轮机，航空发动机，工业压缩机及各种电动机等机械装置中，而对其动力学特性的研究也形成了一门专门的学科一转子动力学。转子动力学在国内外都是一门非常活跃的学科，每年都有大量的文章发表。转子动力学是研究所有与旋转机械转子及其部件和结构有关的动力学特性，包括动态响应、振动、强度、疲劳、稳定性、可靠性、状态监测、故障诊断和控制的学科。
25.8 实例：三维平板堆焊焊接的残余应力分析
25.8.1工程背景
随着现代上业的发展，焊接技术正渗透到桥梁、汽车、船舶、电力、石油、石化以及航空航天等各个领域，焊接结构不断向着大型化、精密化和高参数化方向发展，上作条件也越来越苛刻，同时对焊接结构产品的质量要求也越来越高，尤其是对焊接残余应力的要求更为苛刻。
26.5 实例：高速转盘的动力学优化设计
26.5.1工程背景
高速转盘普遍存在严重的振动问题。振动不仅会产生噪音污染、缩短转盘的使用寿命、降低转盘的工作可靠性，还会加剧转盘的变形失效，甚至引起安全事故。因此在实际使用过程中，高速转盘的振动和稳定性问题是一个不容忽视的普遍存在的问题，有必要对其进行优化。
27.3实例：自行车车架的拓扑优化
27.3.1工程背景
车架是自行车的骨架和主体，它的强度、刚度和重量直接影响整辆自行车的承载能力和轻便程度.随着自行车产业的发展，先后出现了各种结构形状的车架：为左右两二角形车架，：为1个四边形和1个二角形：为1根弯杠和1个二角形。本实例使用ANSYS寻求为了在较轻重量的前提下获得自行车车架的最大强度和刚度。
28.3实例：压力容器的疲劳分析
28.3.1工程背景
在常规设计中，压力容器时按照静载荷的条件来考虑的，即认为容器中所受的应力是不随时间而变化的。实际上压力容器在交变载荷作用下进行运转的情况是非常普遍的。例如，频繁的间隙操作及开、停车等造成工作压力和各种载荷的变化；运行时出现的压力波动；运行时出现的周期性温度变化；在正常的温度变化时，压力容器及受压部件的膨胀或收缩收到了约束，外加的交变机械载荷等都将使压力容器中应力随着时间呈周期变化。
29.6实例：应力集中模型的自适应计算
29.6.1工程背景
应力集中式工程实际遇到的普遍问题，实际构件在使用过程中，在应力集中处往往会形成裂纹源而造成疲劳断裂，为此需要进行计算。为了计算的经济性，ANSYS的自适应网格划分功能就非常有用。
30.5实例：路基可靠性分析
30.5.1工程背景
路基的沉降计算和预测在道路工程中有着十分重要的意义，解决软基路堤沉降问题，是高速公路设计与施工的关键所在。土体是在人类无力控制的条件下形成的，其性质表现出很大的变异性。大量试验、统计表明，土性参数的变异系数远比一般的人工材料大。在地基沉降计算方面，概率分析方法可以较好地反映地基土的不确定性。目前地基沉降可靠度分析方法主要有两类：一是直接法进行的沉降可靠度分析，但过于简单；二是基于随机有限元的地基沉降概率计算方法，理论比较复杂，不易掌握。所以，如何把现有的有限元软件用于路基沉降的可靠度计算是很有实际意义的。
第1章&&绪论
1.1有限单元法基本概念
有限单元法的基本思想是将连续的求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互联结在一起的单元的组合体。由于单元能按不同的联结方式进行组合，且单元本身又可以有不同形状，因此可以对复杂的模型进行求解。有限单元法作为数值分析方法的另一个重要特点是利用在每一个单元内假设的近似函数来分片地表示全求解域上待求的未知场函数。单元内的近似函数通常由未知场函数或其导数在单元的各个节点的数值和其插值函数来表达。这样一来一个问题的有限元分析中，未知场函数或及其导数在各个节点上的数值就成为新的未知量，从而使一个连续的无限自由度间题变成离散的有限自由度问题。一经求解出这些未知量，就可以通过插值函数计算出各个单元内场函数的近似值，从而得到整个求解域上的近似解。显然随着单元数目的增加，也即单元尺寸的缩小，或者随着单元自由度的增加及插值函数精度的提高，解的近似程度将不断改进。如果单元是满足收敛要求的，近似解最后将收敛于精确解。
目前，有限单元法的应用已由弹性力学平面间题扩展到空间问题、板壳问题，由静力平衡问题扩展到稳定间题、动力问题和波动问题。分析的对象从弹性材料扩展到塑性、粘弹性、粘塑性和复合材料等，从固体力学扩展到流体力学、传热学等连续介质力学领域.在工程分析中的作用已从分析和校核扩展到优化设计并和计算机辅助设计技术相结合。
1.2 ANSYS基本原理
1.2.1 ANSYS计算中的基本方程
1.应力分量
弹性体在载荷作用下，体内任意一点的应力状态可由6个应力分量 ， ， ， ， ， 来表示。其中， ， ， 为正应力； ， ， 为剪切应力。应力分量的正负号规定如下：如果某一个面的外法线方肉与坐标轴的正方向一致，这个面上的应力分量就以沿坐标轴正方向为正，与坐标轴反向为负；相反，如果某一个面的外法线方向与坐标轴的负方向一致，这个面上的应力分量就以沿坐标轴负方向为正，与坐标轴同向为负。应力分量及其正方向见图1-1。
图1-1 应力与应变分量
2.几何方程
在微小位移和微小变形的情况下，略去位移导数的高阶项，则应变分量和位移向量间的几何关系有
& && && && && && && && & （1-1）
该方程描述了小变形条件下的位移和应变的关系。
3.本构方程
ANSYS结构分析的线弹性问题应变关系也称作材料的本构方程：
& && && && && && && && && && & （1-2）
其中： ：应力分量，即&&在ANSYS软件里以 代替 形式出现。 ：弹性矩阵或弹性刚度矩阵或应力-应变矩阵，与软件输入的弹性模型和泊松比有关。 弹性应变矢量，在ANSY中以EPEL形式输出。
1.2.2 ANSYS计算的基本方法
ANSYS在结构分析中是以位移作为未知量把微分方程离散为代数方程组并借助其强大的求解器来求解。因此位移在软件中是基本解，然后根据几何方程可以计算出应变，这就致使应变的计算精度比位移低一个等级。再根据本构方程可以求得应力分量，得到这些应力分量后利用等效应力和主应力的计算公式，即可所得其等效应力和主应力，这些计算结果为校核结构的强度提供了依据。图1-2给出了流程。
图1-2&&ANSYS结构分析计算流程
1.2.3 ANSYS计算的基本流程
1.分析模型
在开始有限元计算前，需要对计算的工程问题，进行认真的分析。这其中包括：模型的简化，能否忽略几何不规则性，能否把三维问题简化为平面问题；能否把一些载荷看作是集中载荷；能否把某些支撑看做固定的；判断模型材料的应力-应变关系，即采用线性材料分析还是非线性材料分析等。
2.选择单元
根据第一步分析的结果选择满足条件的单元，例如如果通过分析模型得出模型为三维结构问题并考虑其材料的非线性，那么在选择单元时就要选择三维单元如SOLID185或SOLD186等。
3.定义材料常数
这一步根据是否考虑材料的非线性进行定义。如果材料为线弹性，则只需输入弹性模量和泊松比；如果材料为弹塑性，则还需要输入屈服应力和切线模量。ANSYS的材料模型库可以模拟多种材料，包括金属，混凝土，橡胶等材料。
4.建立模型
ANSYS中有四种建立模型方法，即实体建模，有限元建模，从其他CAD软件中导入和参数化建模。前三种建模方法适合除优化设计，可靠性分析的各种分析。
5.网格划分
ANSYS中主要有两种网格划分方法，即自由网格和映射网格。自由网格划分的成功率高，但在动力学计算中精度稍差，用户根据需要进行选择使用。
6.确定分析类型
这一步用户可以选择需要的分析类型：静力学分析，模态分析，谐响应分析，瞬态动力学分析，谱分析，特征值屈曲分析，子结构分析等，
7.施加边界条件
这一步用户根据模型的实际工况定义边界条件，如对称边界，完全约束等。
用户在完成以上操作后，就进入求解阶段，ANSYS有直接求解，载荷步求解和自适应求解方法，根据需要适时选择。
在该步用户可以使用两种后处理方法，观察结果，校核计算结果是否符合工程结构设计要求，如果满足要求，则保存结果，如果不满足要求，则需要修改模型重新计算直到符合要求为止。
1.3 ANSYS 13.0简介与基本使用
作为一个大型的CAE分析软件，ANSYS自上个世纪七十年代诞生以来，随着计算机和有限元理论的发展，在各个领域得到了广泛的应用。随着版本的更新，分析能力和各项操作功能都得到了更好的完善和发展。经过三十多年的发展，ANSYS已经升级到13.0版本，ANSYS公司把ANSYS，也就是通常称之为ANSYS Classic的软件，重命名为MechanicalAPDL，并将其作为一个模块，置入协同仿真Workbench界面下。本书主要介绍Mechanical APDL
1.3.1软件功能简介
Mechanical APDL主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有跌落分析，拓扑优化，优化分析，多目标优化模块及可靠性分析能力；后处理模块包括通用后处理模块和时间历程后处理模块；通用后处理模块，可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示等图形方式显示出来；时间历程后处理模块可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。软件提供了200多种的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。
1.3.2前处理模块
单击主菜单（MainMenu）中的“Preprocessor”，进入ANSYS的前处理模块。这个模块包括15个子模块，用户常用的为6个子模块，分别为单元类型，实常数，材料特性，模型截面，建立模型，网格划分。在前处理模模块的主要的工作也是在这6个模块完成，分别是定义单元，定义单元实常数，定义单元材料常数，如选用梁单元，壳单元时要则定义模型截面，建立模型和网格划分。
1.3.3分析计算模块
在前处理模块完成建模和网格划分以后，用户可以在分析计算模块得分析结果。单击快捷工具区（Toolbar）的SAVE_DB将前处理模块生成的模型存盘，退出Preprocessor，单击实用菜单项中的Solution，进入分析求解模块。在该模块，用户可以定义分析类型、定义载荷和载荷步选项，然后开始求解。
ANSYS软件提供的分析类型如下：
（1）结构静力分析
结构静力分析用来求解模型在不随时间变化的外载荷作用下的位移，应变和应力等。结构静力学分析可以求解线性问题和非线性问题如材料非线性，几何非线性和状态非线性问题。
（2）结构动力学分析
结构动力学分析用来求解模型在随时间变化的载荷作用下的位移，应变和应力等。结构动力学分析可以考虑阻尼和惯性的影响。分析类型包括：模态分析，谐响应分析，谱分析和瞬态动力学分析，在13.0中增强了对转子动力学和多刚体动力学的求解能力。
（3）热分析
热分析能够计算热传递的三种基本类型：传导、对流和辐射。热分析功能能够对这三种类型问题进行线性和非线性，稳态和瞬态分析。热分析还可以模拟材料固化和熔解过程的相变问题以及模拟热-结构耦合问题。
（4）电磁场分析
电磁场分析主要用于电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线分布、力、运动效应、电路和能量损失等电磁场问题的分析。其次电磁场分析还可用于调节器、螺线管、发电机、磁体、变换器、电解槽、加速器及无损检测装置等的设计和分析领域。
（5）流体动力学分析
流体动力学分析主要用于模拟计算流体的瞬态或稳态问题，计算结果为每个节点的压力和通过每个单元的流率。用户可以利用后处理功能产生压力、流率和温度分布的图形显示。流体动力学分析允许用户使用三维表面效应单元和热-流管单元模拟结构的流体绕流问题。
（6）声场分析
声场分析功能用来分析浸在流体中的固体结构的动态特性和研究在含有流体的介质中声波的传播问题。
（7）压电分析
压电分析用于分析二维或三维结构对交流、直流或任意随时间变化的电流或机械载荷的响应。这种分析类型可用于谐振器、麦克风、换热器、振荡器等部件及其它电子设备的结构动态性能分析。压电分析可进行四种类型的分析：模态分析、静态分析、瞬态响应分析和谐响应分析。
1.3.4 后处理模块
ANSYS软件的后处理过程包括两个部分：通用后处理模块POST1和时间历程后处理模块POST26。通过用户界面，可以很容易获得求解过程的计算结果并对其进行显示。这些结果可能包括位移、应变、应力、温度、速度和热流等，输出形式可以有图形显示和数据列表两种。
（1）通用后处理模块POST1
单击主菜单（Main Menu）中的General Postproc选项即可进入通用后处理模块。这个模块对前面的分析结果能以图形形式显示和输出。例如，计算结果如应力，在模型上的变化情况可用等值线图表示，不同的等值线颜色，代表了不同的值如应力值。
（2）时间历程响应后处理模块POST26
单击主菜单（Main Menu）中的TimeHist Postpro选项即可进入时间历程响应后处理模块。这个模块用于检查在一个时间段或子步历程中的结果，如节点位移、应力或支反力。这些结果能通过绘制曲线或列表查看。绘制一个或多个变量随频率或其它量变化的曲线，有助于形象化地表示分析结果。另外，POST26还可以进行曲线的代数运算。
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没有上传，这是广告贴啊
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耦合场分析指南
________________________________________
1。耦合场分析
1.1。耦合场类型分析
1.1.1。序贯法
1.1.2。直接法
1.1.3。当使用直接序列对比
1.1.4。杂项分析方法
1.2。单位制
1.3。关于GUI路径和命令语法
2。顺序耦合物理分析
2.1。什么是物理环境？
2.2。一般分析程序
2.3。物理负载之间转移
2.3.1。相容元素类型
2.3.2。的结果类型的文件你可以使用
2.3.3。瞬态流体结构分析
2.4。执行与物理环境的一个顺序耦合物理分析
2.4.1。网更新
2.4.2。重新启动一个分析使用物理环境的探讨
2.5。例如热应力分析采用间接方法
2.5.1。描述的问题
2.6。例如热应力分析中应用的物理环境
2.7。例如流体物理环境的结构分析中的应用
2.7.1。描述的问题
2.7.2。该程序
2.7.3。结果
2.8。例如感应加热物理环境分析中的应用
2.8.1。描述的问题
2.8.2。该程序
3。 ANSYS的多场（TM）的求解 - MFS的单代码耦合
3.1。 ANSYS的多场解算器和求解算法
3.1.1。负荷转移
3.1.2。映射
3.1.3。耦合场载荷
3.1.4。元素支持
3.1.5。求解算法
3.2。 ANSYS的多场解算器求解流程
3.2.1。设置场模型
3.2.2。标志字段接触条件
3.2.3。设置现场解决
3.2.4。获取解决方案
3.2.5。后处理结果
3.3。样品的热应力分析的厚壁圆筒（批处理或命令的方法）
3.3.1。问题描述
3.3.2。结果
3.3.3。命令列表
3.4。梁静电驱动样本分析（批处理或命令的方法）
3.4.1。问题描述
3.4.2。结果
3.4.3。命令列表
3.5。样品感应加热圆坯分析
3.5.1。问题描述
3.5.2。结果
3.5.3。命令列表
4。多场耦合分析中的应用代码
4.1。如何MFX电工程
4.1.1。同步点和负荷转移
4.1.2。元素和负载类型支持
4.1.3。解决的过程
4.2。 MFX电求解流程
4.2.1。 ANSYS与CFX的设立模式
4.2.2。标志字段接触条件
4.2.3。设置主机输入
4.2.4。得到问题的解答
4.2.5。多领域的命令
4.2.6。后处理结果
4.3。启动和停止MFX电分析
4.3.1。开始通过发射一MFX电分析
4.3.2。通过命令行启动一个MFX电分析
4.3.3。停止手动运行的MFX电
4.4。实例仿真驱动的压电微泵
4.4.1。问题描述
4.4.2。成立了压电与流体输入
4.4.3。设置CFX的模型并创建CFX的定义文件
4.4.4。成立了MFX电控制
4.4.5。从ANSYS的启动运行为例
5。 ANSYS在CFX的单向负荷转移
5.1。单向荷载传递法
5.2。单向荷载传递分析样品
5.2.1。 ANSYS命令一览
5.2.2。利用CFX程序
6。降阶建模
6.1。模型的制备
6.1.1。建立实体模型
6.1.2。示范网
6.1.3。创建文件的结构物理
6.1.4。创建文件静电物理
6.1.5。保存模型数据库
6.2。代传递
6.2.1。指定代通作业名称
6.2.2。分配ROM的特点
6.2.3。巴黎指定名称的导线
6.2.4。主节点指定光盘
6.2.5。运行测试负载的静态分析，并从中提取中性面位移
6.2.6。运行单元载荷静力分析，并从中提取中性面位移
6.2.7。进行模态分析和特征向量提取中性面
6.2.8。选择模式的ROM
6.2.9。修改模式的ROM
6.2.10。列表模式规范
6.2.11。保存电子资料库
6.2.12。采样点运行发电
6.2.13。指定多项式阶
6.2.14。定义ROM的响应面
6.2.15。进行拟合程序
6.2.16。情节响应面
6.2.17。濒危状态响应面
6.2.18。出口光盘模型外部系统模拟器
6.3。使用传递
6.3.1。清除数据库
6.3.2。定义作业名称
6.3.3。恢复光盘数据库
6.3.4。定义元素类型
6.3.5。定义节点
6.3.6。启动光盘数据库
6.3.7。定义节点连通
6.3.8。定义其他模型实体
6.3.9。 GAP单元使用ROM144
6.3.10。应用负载
6.3.11。指定的解决方案选项
6.3.12。运行光盘使用传递
6.3.13。审查结果
6.4。扩展通
6.4.1。清除数据库
6.4.2。定义作业名称
6.4.3。恢复光盘
6.4.4。恢复模型数据库
6.4.5。启动光盘数据库
6.4.6。通过执行扩展
6.4.7。审查结果
6.5。样品微型钳位钳位梁分析（批处理或命令的方法）
6.5.1。问题描述
6.5.2。计划一览
6.6。样品微镜分析（批处理或命令的方法）
6.6.1。问题描述
6.6.2。计划一览
7。直接耦合场分析
7.1。电气部分集中
7.2。火电分析
7.2.1。元素用在工业电热分析
7.2.2。表演一热，电分析
7.3。压电分析
7.3.1。你需要记住的
7.3.2。材料性能
7.4。压阻分析
7.4.1。你需要记住的
7.4.2。材料性能
7.5。结构，热分析
7.5.1。元素用在结构，热分析
7.5.2。执行结构，热分析
7.6。结构，热，电分析
7.6.1。结构，热电分析
7.6.2。热压电分析
7.7。磁结构分析
7.7.1。你需要记住的
7.8。机电分析
7.8.1。一维传感器元件
7.8.2。在二维传感器元件
7.9。热电冷却器样本分析（批处理或命令的方法）
7.9.1。问题描述
7.9.2。预期结果
7.9.3。命令列表
7.10。热电发电机样本分析（批处理或命令的方法）
7.10.1。问题描述
7.10.2。预期结果
7.10.3。命令列表
7.11。样品的结构，热调和分析（批处理或命令的方法）
7.11.1。问题描述
7.11.2。预期结果
7.11.3。命令列表
7.12。样品电热微执行分析（批处理或命令的方法）
7.12.1。问题描述
7.12.2。结果
7.12.3。命令列表
7.13。压电样本分析（批处理或命令的方法）
7.13.1。问题描述
7.13.2。规范问题
7.13.3。结果
7.13.4。命令列表
7.14。压阻样本分析（批处理或命令的方法）
7.14.1。问题描述
7.14.2。问题说明
7.14.3。结果
7.14.4。命令列表
7.15。机电样本分析（批处理或命令的方法）
7.15.1。问题描述
7.15.2。预期结果
7.15.3。建设与解决模型
7.16。样品机电暂态分析（批处理或命令的方法）
7.16.1。结果
7.16.2。命令列表
7.17。机电滞后样品分析（批处理或命令的方法）
7.17.1。规范问题
7.17.2。结果
7.17.3。命令列表
7.18。样品分析机电手指梳（批处理或命令的方法）
7.18.1。规范问题
7.18.2。结果
7.18.3。命令列表
7.19。样品队两个（批处理或命令的方法）相反电极的计算
7.19.1。规范问题
7.19.2。结果
7.19.3。命令列表
7.20。在哪里能找到其他的例子
8。加上物理，电路模拟
8.1。电磁电路仿真
8.1.1。 2 - D电路耦合线圈绞合
8.1.2。 2 - D电路导线耦合海量
8.1.3。 3 - D电路耦合线圈绞合
8.1.4。 3 - D电路导线耦合海量
8.1.5。 3 - D电路导线耦合固源
8.1.6。趁着对称性
8.1.7。串联导体
8.2。机电电路模拟
8.3。压电电路模拟
8.4。样品机电电路分析
8.4.1。问题描述
8.4.2。结果
8.4.3。命令列表
8.5。样品压电电路分析（批处理或命令的方法）
8.5.1。问题描述
8.5.2。规范问题
8.5.3。当量（降阶模型）电路
8.5.4。结果
8.5.5。命令列表
第1章。耦合场分析
利用耦合场分析是一种从不同的工程学科（物理场）分析结合，互动，以解决全球性的工程问题，因此，我们经常指的是作为一个多物理分析耦合场分析。当一个领域分析的输入从另一个分析的结果而有所不同，分析的耦合。
有分析可以有一个单向耦合。例如，在热应力的问题，介绍了温度场热应变场的结构，但结构应变一般不影响温度分布。因此，没有必要重复两个领域的解决方案。较为复杂的案件涉及双向耦合。压电分析，例如，处理之间的结构和电场的相互作用：它的电压分布由于采用位移，反之亦然解决的问题。在流固耦合问题，流体压力导致结构变形，从而使流体解决方案改变。这个问题需要两者之间的衔接物理场迭代。
场之间的耦合可以通过任何直接耦合（耦合矩阵）或顺序耦合（负载向量耦合）。荷载传递可以在表面或卷的地方。整个场耦合可以是复杂的，因为不同的领域可能有不同类型的分析过程中模拟解决。例如，在感应加热问题，谐波电磁分析计算焦耳加热，这是一个瞬态热分析方法来预测一个随时间变化的温度解决方案。感应加热的问题是更加复杂的是，在这两个物理模拟材料的性能取决于温度高。
在其中耦合场分析的应用程序可能需要一些压力容器（热应力分析），流体流动收缩（流体结构分析），感应加热（磁热分析），（压电分析）超声波传感器，磁成形（磁结构分析）和微机电系统（MEMS）。
下面的耦合场分析的主题可供选择：
耦合场o类型分析
o关于GUI路径和命令语法
1.1。耦合场类型分析
对于一个耦合场分析的过程取决于哪些字段的耦合，而是两个不同的方法可以识别：顺序和直接。这些方法简要介绍如下，并在以下章节详细：
o第2章：“物理顺序耦合分析”
o第3章：“ANSYS的多场（商标）求解 - MFS的单代码耦合”
o第4章：“多场耦合分析中的应用守则”
o第5章：“单向ANSYS在CFX的负荷转移”
o第6章：“降阶建模”
o第7章：“直接耦合场分析”
o第8章：“耦合物理电路模拟”
1.1.1。序贯法
程序法涉及两个或多个顺序分析，属于每一个不同的领域。有不同类型的序列分析，解释在以下各节。
1.1.1.1。顺序耦合分析 - 物理文件
在物理顺序耦合分析，您可以通过应用一夫妇在另一个分析荷载分析结果的两大领域。外部负载转移发生的分析，你必须明确地传递荷载作用下的物理环境。对这一类型的分析的例子是一个连续的热应力分析其中的热分析节点温度被称为“体力”负载应用在随后的应力分析。物理分析是基于一个单一的跨物理网格。物理文件可以被用来执行耦合场分析。物理文件创建的准备了一个给定的物理模拟单一的网格。有顺序地一个解决方案的收益。一个物理文件读取配置数据库，一个解决办法是执行，另一场是物理读入数据库，耦合场载荷转移，第二物理学解决。发生耦合发出命令来读取从一个物理耦合负载条件跨节点节点到另一个类似的网接口。
1.1.1.2。顺序耦合分析 - ANSYS的多场解算器
ANSYS的多场解算器，一个大型的耦合分析问题类可用。这是解决问题的顺序耦合场自动化的工具。它取代了物理文件为基础的程序，并提供了一个强大，准确，易于使用的解决顺序耦合物理问题的工具。它是建立在每一个领域的物理学是创建一个独立的实体模型和网状的前提。表面或卷是确定了耦合负载转移。阿多场解算器的命令集配置问题，并确定了解决方案测序。再加荷载在不同的网格自动转由求解器。求解器适用于静态，谐波和瞬态分析，物理要求而定。任何领域的数量可能会解决的一个连续的（或混合顺序同时发生）的方式。
两种版本的ANSYS的多场解算器，针对不同的应用而设计，提供他们自己的利益和不同的程序：
oMFS的 - 单码：基本ANSYS的多场解算器使用，如果涉及与模拟在一个单一的产品中包含可执行所有物理学领域（如ANSYS的多物理）小模型。在基本解法 - 单码使用迭代耦合求解器，其中每个物理是解决顺序，每个矩阵方程求解分开。这个解法迭代，直到整个物理接口之间的衔接转移负荷各项物理领域。
oMFX电 - 多个代码：增强ANSYS的多场解算器分布在多个产品可执行文件（如与ANSYS的多物理和ANSYS CFX）与物理场模拟中使用。求解器可容纳的MFX电MFS的版本比更大的模型。该MFX电 - 多代码使用迭代耦合求解器，其中每个物理是同时或顺序解决，每个矩阵方程求解分开。这个解法迭代，直到整个物理接口之间的衔接转移负荷各项物理领域。
1.1.1.3。顺序耦合分析 - ANSYS在CFX的单向负荷转移
要利用CFX荷载传递法的ANSYS软件是单向流固耦合问题，你知道，流体分析的结果不影响现有的ANSYS负荷显着。从ANSYS的多物理分析荷载然后可以单向传输到利用CFX流体分析。
1.1.2。直接法
直接法通常只涉及一个分析，它使用一个耦合场单元类型包含所有必要的自由程度。耦合是通过计算处理单元矩阵或元素荷载向量包含所有必要的条件。这方面的一个例子是使用PLANE223压电分析，SOLID226，或SOLID227元素。另一个例子是微机电系统与TRANS126元分析。
1.1.3。当使用直接序列对比
直接耦合时是有利的耦合场的相互作用是高度非线性的，最好是在一个单一的解决方案，制定使用耦合解决。直接耦合的例子包括压电分析，流体流动与传热共轭和电路电磁分析。元素是专门制定解决这些耦合场相互作用的直接。
对于耦合情况下不表现出高度的非线性相互作用，序贯方法更有效和灵活，因为您可以执行相互独立的两种分析方法。耦合可能是递归在不同的物理之间的迭代进行，直到达到期望的水平收敛。在连续的热应力分析，例如，您可以执行非线性瞬态热分析用线性静态应力分析之后。然后，您可以使用任何载荷步或作为载荷的应力分析，热分析的时间点结点温度。在顺序耦合分析，您可以执行非线性瞬态流固耦合分析，利用ANSYS的FLOTRAN的流体元件和结构，热耦合场或元素。
1.1.4。杂项分析方法
除了以上讨论的方法，ANSYS软件还提供了额外的方法：
1.1.4.1。降阶建模
降阶建模描述了一种有效解决耦合场涉及柔性结构问题的解决方法。为了减少模型（ROM）的方法是基于对结构响应模态的代表性。变形构造域是描述一个模式形状（特征向量）因素的总和。由此产生的ROM是基本上是一个对系统任意激励响应的解析表达式。这种方法已经实施了耦合静电结构分析，并适用于微机电系统（MEMS）。
1.1.4.2。加上物理，电路模拟
您可以经常进行模拟使用，加上物理，电路类比。部件，如“集总”电阻，来源，电容，电感和能代表电气设备。等效电感和电阻可以代表磁性装置，弹簧，贴近群众，阻尼器可以代表的机械设备。 ANSYS软件提供的工具来进行设置，通过电路耦合仿真。 Builder是一个电路可用于方便地创建电气，磁性，压电和机械设备的电路元件。 ANSYS的电路功能允许用户在结合集总元件在适当情况下与“分散”的区域特征有限元模型，其中需要完整的有限元解。一个共同的学位允许自由度设置集中和分布式模型的组合。
1.2。单位制
在ANSYS中，您必须确保您使用的所有数据输入单位一致的系统。你可以使用任何单位一致的系统。电磁场分析，请参阅其他信息在ANSYS命令参考EMUNIT命令有关的自由空间磁导率和介电常数适当的设置。
微型机电系统（MEMS），最好是成立以来的组件更方便单位的问题可能只在几微米大小。为方便起见，下面的表列出了标准的单位MKS公司向μMKSV和μMSVfA单位转换因素。
表1.1至μMKSVMKS的机械转换因子
MKS的单位力学参数尺寸乘以这个数字来获取μMKSv单元尺寸
长106米米微米微米
力N（公斤）（米）/（南）2 106μN（公斤）（微米）/（南）2
时间s第1保安局
质量1公斤公斤公斤公斤
压力Pa（公斤）/（米）（s）2月十日至6日兆帕（公斤）/（微米）（南）2
速度米/秒米/秒106微米/秒微米/秒
加速米/（南）2米/（南）2 106微米/（南）2微米/（南）2
密度kg /（米）3公斤/（米）三月10号至18日公斤/（微米）3公斤/（微米）3
应力霸公斤/（米）（s）2月10号至6号兆帕斯卡公斤/（微米）（南）2
杨氏模量霸公斤/（米）（s）2月10号至6日兆帕斯卡公斤/（微米）（南）2
功率W（公斤）（米）2 /（s）3 1012十五分（公斤）（微米）2 /（s）3
表1.2至μMKSVMKS的热转换系数
MKS的单位热物性参数尺寸乘以这个数字来获取μMKSv单元尺寸
系数W /（米）（金）（公斤）（米）/（金）（s）3 106十五分/（微米）（金）（公斤）（微米）/（金）（s）3
热通量瓦/（米）2公斤/（s）3 1十五分/（微米）2公斤/（s）3
具体的热J /（公斤）（金）（米）2 /（金）（南）2 1012 pj的/（公斤）（金）（微米）2 /（金）（南）2
热流瓦（公斤）（米）2 /（s）3 1012十五分（公斤）（微米）2 /（s）3
每卷W/m3热发电（公斤）/（米）（s）三月10号至六日星期三/（微米）3公斤/（微米）（s）3
对流系数W /（米）2（金）公斤/（s）3（金）一时三十分/（微米）2（金）公斤/（s）3（金）
动力粘度公斤/（米）（s）公斤/（米）（s）10-6公斤/（微米）（s）公斤/（微米）（s）
运动粘度（米）2 /秒（米）2 /卖1012（微米）2 /秒（微米）2 /秒
表1.3至μMKSVMKS的电转换的因素
MKS的电气参数整体尺寸乘以这个数字来获取μMKSv单元尺寸
电流A甲1012啪啪
电压V（公斤）（米）2 /（甲）（s）3 1伏（公斤）（微米）2 /（每年）（s）3
收费的c（一）（s）1012电脑（每年）（s）
导电性的S / M（一）2（s）3 /（公斤）（米）3 106的PS /微米（每年）2（s）3 /（公斤）（微米）3
电阻率Ωm（公斤）（米）3 /（一）2（s）3月10日至六日TΩμm（公斤）（微米）3 /（每年）2（s）3
介电常数[1]
男/女（一）2（南）4 /（公斤）（米）3 106 pF的/微米（PA）2的（南）4 /（公斤）（微米）3
能源杂志（公斤）（米）2 /（南）2 1012 pj的（公斤）（微米）2 /（南）2
电容楼（一）2（南）4 /（公斤）（米）2 1012 pF的（每年）2（南）4 /（公斤）（微米）2
电场伏/米（公斤）（米）/（s）3（一）10-6 V /μm时（公斤）（微米）/（s）3（每年）
电通量密度的C /（米）2（甲）（结构）/（米）2 1件/（微米）2（每年）（结构）/（微米）2
1。自由空间的介电常数等于8.854 × 10-6公积金/微米。
表1.4至μMKSVMKS的磁场转换因子
磁性参数MKS的单位尺寸乘以这个数字来获取μMKSv单元尺寸
通量韦伯（公斤）（米）2 /（甲）（南）2 1韦伯（公斤）（微米）2 /（每年）（南）2
特斯拉磁通密度公斤/（甲）（s）二月10日至12号特斯拉公斤/（每年）（南）2
场强的A /米的A /米106尼龙/微米尼龙/微米
电流A甲1012啪啪
电流密度A /（米）2的A /（米）2 1尼龙/（微米）2尼龙/（微米）2
高/米（公斤）（米）/（一）2（s）2月10日日至18日的Th /微米（公斤）（微米）/（PA）2的（南）2
电感的H（公斤）（米）2 /（一）2（s）二月10日至一十二日日（公斤）（微米）2 /（PA）2的（南）2
1。自由空间渗透等于4πx 10-25钍/微米。
唯一不变的渗透性，可用于这些单位。
表1.5至μMKSVMKS的压电转换因子
压电矩阵[1]
MKS的单元尺寸乘以这个数字来获取μMKSv单元尺寸
应力矩阵[E]中的C /（米）2（甲）（结构）/（米）2 1件/（微米）2（每年）（结构）/（微米）2
应变矩阵研究[D]的C / N（一）（s）3 /（公斤）（米）106件/（μN）（每年）（s）3 /（公斤）（微米）
1。压电矩阵有关信息，请参阅压电分析。
表1.6至μMKSVMKS的压阻转换因子
压阻式矩阵[1]
MKS的单元尺寸乘以这个数字来获取μMKSv单元尺寸
压阻应力矩阵[π]霸- 1（米）（s）2/kg 106（兆帕）-1（微米）（s）2/kg
1。有关压阻矩阵信息，请参阅在ANSYS元素参考压阻材料。
表1.7至μMKSVMKS的热电转换因子
MKS的参数热电机组尺寸乘以这个数字来获取μMKSv单元尺寸
塞贝克系数第V /度（公斤）（米）2 /（甲）（s）3（金）1伏/度（公斤）（微米）2 /（每年）（s）3（金）
表1.8至μMSVfAMKS的机械转换因子
MKS的单位力学参数尺寸乘以这个数字来获取μMsvfa单元尺寸
长106米米微米微米
力N（公斤）（米）/（南）2 109 nN个（克）（微米）/（南）2
时间s第1保安局
质量kg公斤一百零三克克
压力Pa（公斤）/（米）（s）2月10号至3号千帕克/（微米）（南）2
速度米/秒米/秒106微米/秒微米/秒
加速米/（南）2米/（南）2 106米/（南）2微米/（南）2
密度kg /（米）3公斤/（米）3月10日至15号克/（微米）3克/（微米）3
应力霸公斤/（米）（s）二月10日至3号千帕克/（微米）（南）2
杨氏模量霸公斤/（米）（s）2月10号至三号千帕克/（微米）（南）2
功率W（公斤）（米）2 /（s）3 1015防火墙（克）（微米）2 /（s）3
表1.9至μMSVfAMKS的热转换系数
MKS的单位热物性参数尺寸乘以这个数字来获取μMsvfa单元尺寸
系数W /（米）（金）（公斤）（米）/（金）（s）3 109防火墙/（微米）（金）（克）（微米）/（金）（s）3
热通量瓦/（米）2公斤/（s），3 103防火墙/（微米）2克/（s）3
具体的热J /（公斤）（金）（米）2 /（金）（南）2 1012 fJ /（克）（金）（微米）2 /（金）（南）2
热流瓦（公斤）（米）2 /（s）3 1015防火墙（克）（微米）2 /（s）3
每卷W/m3热发电（公斤）/（米）（s）3月10日至3日的FW /（微米）3克/（微米）（s）3
对流系数W /（米）2（金）公斤/（s）3（金）103防火墙/（微米）2（金）克/（s）3（金）
动力粘度公斤/（米）（s）公斤/（米）（s）10-3克/（微米）（s）克/（微米）（s）
运动粘度（米）2 /秒（米）2 /卖1012（微米）2 /秒（微米）2 /秒
表1.10至μMSVfAMKS的电转换的因素
MKS的电气参数整体尺寸乘以这个数字来获取μMsvfa单元尺寸
电流A甲1015发发
电压V（公斤）（米）2 /（甲）（s）3 1伏（克）（微米）2 /（英格兰）（s）3
收费的c（一）（s）1015财委会（英格兰）（s）
导电性的S / M（一）2（s）3 /（公斤）（米）3 109毫微秒/微米（英格兰）2（s）3 /（克）（微米）3
电阻率Ωm（公斤）（米）3 /（一）2（s）3月10号至九日 - （克）（微米）3 /（英格兰）2（s）3
介电常数[1]
男/女（一）2（南）4 /（公斤）（米）3 109进/微米（英格兰）2（南）4 /（克）（微米）3
能源杂志（公斤）（米）2 /（南）2 1015 fJ（克）（微米）2 /（南）2
电容楼（一）2（南）4 /（公斤）（米）2 1015 fF的（英格兰）2（南）4 /（克）（微米）2
电场伏/米（公斤）（米）/（s）3（一）10-6 V /μm的（克）（微米）/（s）3（英格兰）
电通量密度的C /（米）2（甲）（结构）/（米）2 103个功能界别/（微米）2（英格兰）（结构）/（微米）2
1。自由空间的介电常数等于8.854 × 10-3快进/微米。
表1.11至μMKSVfAMKS的磁场转换因子
磁性参数MKS的单位尺寸乘以这个数字来获取μMKSv单元尺寸
通量韦伯（公斤）（米）2 /（甲）（南）2 1韦伯（克）（微米）2 /（英格兰）（南）2
特斯拉磁通密度公斤/（甲）（s）二月10日至12号 - 克/（英格兰）（南）2
场强的A /米的A /米109 fA的/微米fA的/微米
电流A甲1015发发
电流密度A /（米）2的A /（米）2 103 fA的/（微米）2 fA的/（微米）2
高/米（公斤）（米）/（一）2（s）2月10号至21号 - （克）（微米）/（英格兰）2（南）2
电感的H（公斤）（米）2 /（一）2（s）二月10日至15日 - （克）（微米）2 /（英格兰）2（南）2
1。自由空间渗透等于4πx 10-28（克）（微米）/（英格兰）2（南）2。
唯一不变的渗透性，可用于这些单位。
表1.12至μMKSVfAMKS的压电转换因子
压电矩阵[1]
MKS的单元尺寸乘以这个数字来获取μMKSv单元尺寸
压电应力[英]的C /（米）2（甲）（结构）/（米）2 103个功能界别/（微米）2（英格兰）（结构）/（微米）2
压电应变研究[D]的C / N（一）（s）3 /（公斤）（米）106功能界别/（μN）（英格兰）（s）3 /（克）（微米）
1。压电矩阵有关信息，请参阅压电分析。
表1.13至μMKSVfAMKS的压阻转换因子
压阻式矩阵[1]
MKS的单元尺寸乘以这个数字来获取μMKSv单元尺寸
压阻应力矩阵[π]霸- 1（米）（s）2/kg 103（千帕）-1（微米）（南）2 /克
1。有关压阻矩阵信息，请参阅在ANSYS元素参考压阻材料。
表1.14至μMKSVfAMKS的热电转换因子
MKS的参数热电机组尺寸乘以这个数字来获取μMKSv单元尺寸
塞贝克系数第V /度（公斤）（米）2 /（甲）（s）3（金）1伏/度（克）（微米）2 /（英格兰）（s）3（金）
1.3。关于GUI路径和命令语法
在本文档中，你会看到到ANSYS命令及其等价的GUI路径参考。这种提法只使用命令名称，因为你并不总是需要指定一个命令的所有参数，具体参数和命令执行不同的功能组合。对于ANSYS命令的完整语法的描述，请查阅ANSYS命令参考。
图形用户界面显示的是尽可能完整路径。在许多情况下，选择如图所示的GUI路径将执行你想要的功能。在其他情况下，选择的GUI路径本文件所载带你到一个菜单或对话框，从那里，你必须选择，这对于正在执行特殊任务的适当的选项。
为了分析所有在本指南中描述的类型，指定材料，您将使用一个直观的模拟材料模型界面。该接口使用的材料类别，其目的是帮助选择合适的模型为你分析你的层次的树状结构。参阅材料模型接口的接口的详细材料模型在ANSYS基本分析指南。
第2章。顺序耦合物理分析
一个顺序耦合物理分析是从分析这些不同的工程学科的互动，以解决一个全球性的工程问题相结合。为方便起见，本章指的是解决方案，与物理分析，作为一个特殊工程学科相关程序。当一个物理分析的输入从另一个分析的结果而有所不同，分析的耦合。
有些情况下只使用一个单向耦合。例如，在流场的计算提供了一个水泥墙压力负荷，你可以使用的墙体结构分析。压力负荷导致的墙面变形。这在原则上改变了周围的壁流场的几何形状，但在实践中，这种变化是小到可以忽略不计。因此，没有必要重复。当然，在这个问题流体元素用于流解决方案和结构元素，应力和挠度计算。
一个更复杂的情况是感应加热问题，其中一个交流电磁分析计算数据，焦耳热的产生瞬态热分析用来预测一个随时间变化的温度解决方案。感应加热的问题是更加复杂的是，在这两个物理模拟材料的性能取决于温度高。这需要两个模拟迭代。
顺序耦合物理一词是指解决一个又一个的物理模拟。从一个分析结果成为下一个分析负荷。如果是完全耦合分析，第二部分分析结果将改变输入到第一个分析。在边界条件和载荷全套包括以下内容：
o基本物理载荷，而不是其他物理分析功能。这些货物也被称为名义边界条件。
o耦合负载，这是其他物理模拟的结果。
典型的应用程序，可以解决与ANSYS包括以下内容：
o稳态流固耦合
o磁结构相互作用
o静电结构相互作用
o电流传导磁学
ANSYS程序可以执行一个单一的数据库ANSYS的多物理分析。一个单一的节点和元素设置将存在于整个模型。这些元素所代表的是什么从一个到另一个物理分析的变化，在物理环境的概念为基础。
该顺序耦合分析如下主题可供选择：
o什么是物理环境？
o通用分析程序
o负载之间传输物理
o执行与物理环境的一个顺序耦合物理分析
o范例热应力分析采用间接方法
o范例热应力分析中的应用物理环境
o范例流体物理环境的结构分析中的应用
o范例感应加热物理环境分析中的应用
2.1。什么是物理环境？
在ANSYS程序执行顺序的分析，加上物理，使用一个物理环境概念。这个词物理环境，同时适用于创建一个文件包含了所有运行参数及特殊物理分析和文件的内容特点。一个物理环境文件是一个ASCII文件创建使用以下两种：
命令（补）：物理，写，标题，文件名，分机 -
界面：主菜单&“预处理&物理&”环境
主目录“&解决方案&物理&”环境
您可以定义多达九物理环境的特定作业名称。你定义一个物理上的每个命令的环境独特的称号。给每个ANSYS的物理环境作为其唯一的编号的文件扩展名的一部分。使用标题，描述了物理学的分析，建议。标题还需要从与/标题命令（Utility菜单&“文件”&更改标题）指定不同的分析称号。
物理学，写命令创建一个物理环境（例如Jobname.PH1）文件，采取了从数据库中ANSYS的以下信息：
o元素类型和设置，当KEYOPT
o单元坐标系统
o解决方案的分析选项
o负载步骤选项
o耦合节点集
o应用边界条件和载荷
o图形用户界面首选项设置
o分析题（/职称证）
您使用的物理，读命令（主菜单&“预处理&物理学&环境”&阅读）读取物理环境中的文件，文件名或使用任何书面文件中使用的标题。 （这个称号是一个在物理环境文件顶部的评论中。）在读物理文件，ANSYS程序将清除所有的边界条件，载荷，节点耦合，材料性能，分析选项，和约束方程，目前存在的数据库。
2.2。一般分析程序
您可以执行顺序耦合场分析中的应用要么是间接的方法或物理环境。
在间接的方法，您使用不同的数据库和结果文件。图2.1：“数据流顺序耦合场分析”显示了典型的连续与间接法进行分析的数据流。每个数据库包含适当的实体模型，要素，载荷等，您可以阅读到另一个数据库的一个成果文件的信息。元和节点号码必须在数据库和结果文件是一致的。
图2.1数据流顺序耦合场分析
图2.2：“数据流的顺序耦合物理分析（使用物理环境）”显示的数据流采用物理环境的方法。在这种方法中，一个数据库存在于整个模型。该数据库必须包含所有的物理分析，你承担的元素和节点。对于每个元素或实体模型实体，你必须定义一个属性组数字。其中包括一个元素类型数量，材料数量，一个真正的常数，和元素坐标系统的号码。这些数字都将维持在所有的分析不变。然而，在一个给定的属性数量有关的实际性能可以有所不同，所有的物理环境，如能在现实的不断设置参数和元素类型数的定义。该模型的区域可能是无效的特定物理解决方案，正如本章稍后会解释。
图2.2数据流的顺序耦合物理分析（使用物理环境）
你应该建立在心灵与每个物理环境的要求ANSYS的数据库。在创建任何物理环境，指定元素类型号，物料编号，实常数设置数量，并设置每个单元坐标为每个区域或不同区域的若干卷。 （见AATT和VATT命令的说明。）注意的问题时，在某一特定地区或体积是两种不同的物理问题域的一部分工作。例如，可能有磁流体特性。任何地区，将随时流体区域必须有一物料编号。如果你不能做到这一点，你必须修改执行不同的物理之间的相应元素的解决方案。要修改的元素，使用下列之一：
命令（补）：EMODIF
界面：主菜单&“预处理&建模&”移动/修改“&元素&”修改的ATTRIB
间接法是一个理想的顺序耦合方式，如典型的热应力分析。物理方法使环境之间的物理环境，这是理想的完全耦合的物理解决方案之间需要通过多个方案适合快速转换。大挠度稳态流固耦合，或感应加热，是物理环境的做法，要求案件的典型例子。
请注意，数据库文件可能生长在传递过程中的多个解决方案的尺寸，除非您采取以下操作之一：
o发出一个保存在创建物理环境和物理解决方案在每一个简历。
o不要写入数据库结果（只写结果文件）。然后，您将需要发出一个SET命令，每当你想读入数据库后处理的结果文件中的数据。要调用该选项，或者发出命令/配置，NOELAB，1或到config100.ans文件中插入行“NO_ELDBW = 1”。
2.3。物理负载之间转移
该LDREAD命令链接在耦合场分析不同的物理环境，使您在数据读取指定的结果从第一个物理环境解决方案的分析和应用作为未来环境的解决方案加载它们。
该LDREAD命令读取结果文件作为结果的数据和应用加载它们。下表简要说明会有什么变化的各种分析结果的数据类型时LDREAD读取使其在另一分析负载：
表2.1如何通过LDREAD成为荷载转移的结果
这些分析结果...成为这种分析类型的负载...
温度从一热或FLOTRAN分析[温度，TBOT，TE2。 。 。 TTOP]身体力量的结构分析或节点荷载的热分析（温度）
从静态，谐波，或瞬态磁场分析[FORC图谱]强制负载力从结构分析或FLOTRAN分析
从静电分析[FORC图谱]强制负载力对结构分析
从一焦耳热磁分析[HGEN]体力元素（热量）到热负荷或FLOTRAN分析
源电流密度从目前的传导分析主题：[JS]体力元素（电流密度）在磁场分析载荷
从FLOTRAN分析[的PRES]表面（压力）加载到一个结构分析压力（固体和壳元素）
从任何分析[反应]队的任何分析载荷载荷反应
从FLOTRAN分析[HFLU]表面（热通量）的元素在热负荷热通量分析
热通量的高频电磁分析[EHFLU]表面（热通量）的元素在热负荷分析
FLOTRAN的膜系数计算和有关环境温度[HFLM]表面（膜系数和散装温度）元素在热负荷分析
2.3.1。相容元素类型
有几个标准的确定，如果元素类型是跨物理环境兼容。在阅读有关该主题的进一步，你需要了解以下条款：
元素的基础，建立了几何在ANSYS元素参考文件的默认配置。对于固体元素，包括基础的几何四边形，三角形，六面体（砖）和四面体形状。
许多元素的退化可能采取从基本几何形状。例如，一个四边形元素可能退化为三角形元素，或者一砖元素可能退化为一个楔形，四面体，或金字塔形状。
元素的顺序
ANSYS的元素（不包括为P -元素）是在“下”订单式（一阶）或“较高的”邮购表格（二阶）提供。高阶元素midside节点;低阶元素不。在许多情况下，可以生成无midside节点高阶元素。
跨多物理环境，元素类型必须保持一致的基础几何。如果元素类型允许的退化几何，物理中的其他相应的元素的类型也必须允许同一退化的几何结构。例如，SOLID92（10节点四面体结构实体）与SOLID87兼容（一个10节点四面体热固）。然而，SOLID92不与退化SOLID90四面体形状兼容（20个节点的热固）。
不同元素的元素顺序可能会或可能不会在物理环境兼容。该命令由LDREAD阅读耦合负载的性质将确定兼容性。此外，某些特定元素类型的支持下当KEYOPT选项和高阶耦合负载转移。
下面列出的项目加载，你可以阅读从第一或第二阶元，并适用于其他物理环境的第一或第二个元素的顺序：
o体力温度[温度，TBOT，TE2。 。 。 TTOP]
o身体产生的热量力元素[HGEN]
o源电流密度主题：[JS]
o表面压力[PRES的]
o表面热通量[HFLU]
o表面薄膜温度系数和散装[HFLM]
加载需要的元素为了兼容性如下：
o力荷载* [FORC图谱]
o反应负载[反应]
*以下电磁分子的支持一阶或二阶结构元素与当KEYOPT设置：PLANE53，PLANE121，SOLID122和SOLID123。
If物理环境是元素之间切换的命令成立，你必须首先创建具有高阶元素的有限元网格。表2.2：“在整个物理环境相容元素类型”部分总结了兼容的元素类型：
表2.2在整个物理环境兼容元素类型
静电结构热磁流体导电
如果一个网格涉及退化元素的形状，相应的元素类型必须允许同一退化的形状。例如，如果一个网格涉及FLUID142金字塔元素，SOLID70元素不兼容。 SOLID70元素不能沦为一个金字塔形状。为了兼容，伏程度的自由元素也必须有相同的反应部队（见元在ANSYS低频电磁兼容分析指南）。
1。仅支持一阶的元素，需要力量。
2。当KEYOPT选择所需的元素，以支持一阶的元素，需要力量。
2.3.2。的结果类型的文件你可以使用
在间接耦合场分析或物理环境的分析，通常你用几种不同类型的工作成果文件中包含的不同类型。为您的分析结果全部文件将具有相同的文件名（您所指定的作业名称使用/ FILNAME命令（工具菜单&“文件&”更改作业名称））。但是，您可以区分不同的结果文件的扩展名由AT寻找：
Jobname.RFL结果文件的FLOTRAN
Jobname.RMG电磁结果文件
Jobname.RTH热结果文件
Jobname.RST所有结果文件（结构和多种物理）其他类型
2.3.3。瞬态流体结构分析
在短暂的流体结构分析，你可以选择在相应的执行，在流体边界条件ramped变化中间的时间结构分析。例如，假设您要执行在2.0秒的结构分析，从坡道的入口速度1.0 /秒，0.0秒至5.0 /秒，在4.0秒。你先以一般方式进行，在2.0秒的结构分析。当物理，读，流体（主目录“&解决方案&物理学&环境”&阅读）命令发出恢复流体分析，重新应用瞬态坡道。您应用3.0 /秒，2.0秒，然后指出，这是一个“老”通过发出以下条件入口边界速度：
命令（补）：FLOCHECK，2
界面：主菜单&“预处理器&的FLOTRAN设置& Flocheck
这意味着，3.0英寸/秒2秒进水口的边界条件是一个坡道的起点。然后，您输入的斜最后一点，5.0 /秒，4秒，并指定一个ramped发出以下边界条件：
命令（补）：FLDATA4，时间，公元前1
界面：主菜单&“预处理器&的FLOTRAN设置&执行Ctrl键
你像往常一样执行命令的使用瞬态分析求解。
如需申请与FLOTRAN的瞬态边界条件的详细信息，请参见第5章：“FLOTRAN的瞬态分析”。
2.4。执行与物理环境的一个顺序耦合物理分析
本节概述了一个顺序，加上物理，物理环境的分析方法。
1。建立一个模型，以满足每一个物理学科将要处理的要求。请注意以下几点：
o每个实体模型，ANSYS的面积或体积就已经定义单元类型，材料特性，实常数和自己的特殊需要。所有固体模型实体应具有的元素类型的数字，实常数设置数，物料编号，坐标系统的数字和元素的应用。 （其意义将改变根据物理环境。）
o地区或某些群体的卷将被用在两个或两个以上不同的物理环境。该网使用必须对所有环境下使用。
2。创建物理环境。您执行此为每个物理学科是物理的顺序耦合分析的一部分的步骤。
o请参阅必要的ANSYS分析指南各章节，以确定你应该指定一个特定的物理分析。
o定义的必要元素类型被用在物理模拟（仿真为一的FLOTRAN例如，内皮素，或ET 等，内皮素，1,13或ET，2117的磁性解决方案等） 。设置“空”的元素类型（Type = 0，即东部，3,0）在给定的不相关物理（或需要）地区使用。分配给该元素类型的元素是空过程中忽略的解决方案。
o指定的材料特性，实常数设置数据，建立和元素与属性的数字坐标系统，需要根据先前定义为模型。
o指定的元素类型，材料，实常数属性编号，坐标系统和元素的固体示范区或卷（使用AATT命令（主菜单&“预处理&啮合&网属性&”所有地区，或从区）或VATT命令（主菜单&“预处理&啮合&网属性&”所有卷或导读卷））。
o应用名义载荷和边界条件。这些条件是那些相同的物理分析每本在整个迭代过程的执行（在一个稳定的状态问题）。
o将所有的解决方案选项。
o选择一个标题和物理环境问题的物理，与该标题写命令。例如，在一个流体磁性分析，你可以使用下面的命令写出来的流体物理环境：
命令（补）：物理，写，流体
界面：主菜单&“预处理&物理学&环境”&收件
o清除数据库中的当前物理环境，以创造下一个物理环境。这是通过发出物理，清除选项。
命令（补）：物理，清除
界面：主菜单&“预处理&物理&”环境&“清除
o准备下一个物理环境如上所述。
o发行保存保存数据库和物理文件的指针。
假设此多物理分析作业名称是“引导”，而这些是前两个物理环境的书面文件，这些文件将被命名为Induct.PH1和Induct.PH2。如需有关物理命令的详细信息，请参见ANSYS命令参考。
3。执行顺序耦合物理分析，依次执行每个物理分析。
4。 /解决方案！输入解决方案
5。物理，读，磁！含有磁性环境
7。表面处理
8。 /解决方案
9。物理，读，流体
10。 LDREAD，力量，，，2，成衣！磁洛伦兹力
在LDREAD命令的扩展与结果文件，该文件被读取热分析英寸的结果将在从文件中读取一个Jobname.RTH。除了磁性和液体的所有其他结果将来自一个Jobname.RST文件。
2.4.1。网更新
耦合场分析，涉及的领域域（静电，磁场，液体）和结构域产生重大的结构变形过很多次。在这种情况下，为了获得一个整体的融合耦合场解决方案，它是经常需要更新，在非结构区有限元网格，以配合并递归结构挠度场解之间的周期和结构的解决方案。
图2.3：“上梁地上平面”是典型的静电结构耦合的问题，需要网更新。在这个问题上，梁坐在上面一零潜在的地平面。一个电压施加到梁使其偏转（静电部队）向地面的飞机。当光束偏转，静电场的变化，对由此产生的光束增加力量，因为它接近地面。在一个流离失所的平衡，静电力量平衡梁的恢复弹力。
图2.3平面梁地上
要运行这个问题的模拟网，需要调整的领域，以配合变形结构网格。在ANSYS中，这种调整被称为网格变形。
为了完成网格变形，您发出DAMORPH命令（附变形的领域元素），DVMORPH命令（附册变形内容，或DEMORPH命令（变形选定的元素）。您使用RMSHKY选项来指定以下三种方式之一网格变形：
o变形 - 程序移动节点和“场”网格元素，以配合该变形结构网格。在这种情况下，它不会产生任何新的元素或删除节点或从场区任何节点或元素。
o网格再划分 - 程式移除场区网，并用一个新的网格，网孔结构的变形相吻合的。网格调整不会改变结构性网格。它连接了新的领域的现有节点网和网状分子结构的变形。
o变形或网格再划分 - 程序试图变形网的第一场。如果它不变形，程序切换到网格调整选定的场区。这是默认的。
网格变形影响的节点和元素。它不改变实体模型实体几何位置（关键点，线，面，卷）。它保留了节点和实体的实体建模元素的关联性。节点和连接到关键点，线要素，地区内部的变形实际上可能将这些实体，但是，仍然会保持关闭状态关联选择一个区域。
您申请时，必须小心边界条件和载荷一变形的模型进行网格区域。边界条件和应用的节点和元素负载只适合在变形的选择。如果边界条件和载荷是直接将节点和元素，DAMORPH，DVMORPH和DEMORPH命令要求这些网格调整之前可以进行删除。边界条件和载荷应用到实体建模实体将正确地转移到新的网格。由于默认选项可能会变形或remesh，你最好只分配实体模型到模型的边界条件。
您还必须行使由IC命令定义的初始条件的照顾。结构分析前执行，DAMORPH，DVMORPH和DEMORPH命令要求的初始条件必须从所有空元素在非结构性区域类型的节点中删除。使用ICDELE删除初始条件。
该算法利用ANSYS的变形形状，以评估检查逻辑元素是否在以后适当的解决方案。它查询在检查形状参数的变形元素的元素的类型。在某些情况下，在变形区域的元素可能是空的元素类型（类型0）。在这种情况下，形状检查标准可能不会像在检查一个特定的分析元素类型的标准形状严格。这可能会导致失败的形状检查期间，在随后的解决方案字段域分析阶段测试元素。为了避免这个问题，重新分配从null元素变形之前发出的命令类型的元素类型。
从结构分析的位移结果必须在发出前的变形命令数据库。结果在一个结构性的解决方案数据库后，或之后，从结果文件（在POST1命令集）的结果读。模型移动到变形的位移计算节点位置的结构。如果您正在执行后续的结构分析，你应该总是结构节点恢复到原来的位置。您可以通过选择结构节点和签发与-1.0因子UPCOORD这一点。
命令（补）：UPCOORD，因素
界面：主菜单&“解决方案&负载阶跃选择那&其他”& Updt节点座标
变形网支持所有的2 - D与四边形和三角形较低和较高阶元网状模型。对于2 - D模型，所有的节点和元素必须在同一平面上。任意曲面不支持。在3 - D，具有以下形状配置和变形选项只模型都支持。
o所有的四面体元素 - （变形和网格调整支持）
o所有砖元素 - （变形的支持）
o所有楔元素 - （变形的支持）
o结合金字塔四面体元素 - （变形的支持）
o组合砖楔元素 - （变形的支持）
网格变形将最有可能接替均匀双面元素（如与SMRTSIZE命令选项创建的）的网格。高度扭曲的元素可能无法变形。
图2.4：“地区的梁模型，空区”说明了梁区域内的静电区域之中。 1区代表梁模型和区域2代表静电地区。在这种情况下，您会选择变形区2。
图2.4梁和各地区航空模型
在许多情况下，只有部分要求变形的模型（即在结构区附近地区）。在这种情况下，你应该只选择中的结构模型附近地区或卷。图2.5：“区梁模型和多机区域”说明了多波束静电领域的例子。只需要3区网变形。为了保持与nonmorphed区域网的兼容性，变形算法不改变在选定的地区或变形量边界的节点和元素。在这个例子中，它不会改变在第2区和3个接口的节点。
图2.5梁区模型和多机区
要执行在一个网状结构分析，发出以下最终变形：
命令（补）：DAMORPH，
界面：主菜单&“预处理&啮合&”修改网&瑞风在&地区
主菜单&“预处理&啮合&”修改网&瑞风在&卷
主菜单&“预处理&啮合&”修改网&瑞风在&元素
另一种命令，变形，可用于网格变形。它通常比DAMORPH，DVMORPH和DEMORPH命令健壮，它可以与所有元素类型和形状的使用。要准备一个变形的变形命令，执行以下步骤非结构性网格：
1。创建非结构模型和网状。
2。变形激活命令（变形，对）。
3。应用适当的结构边界条件的限制，对非结构性网格边界（通常，您将正常元件位移为零）。
演变字段必须在全球笛卡尔系统（CSYS = 0）。
参见示例流体结构分析中的应用对于使用网变形和物理文件的物理环境问题。
2.4.2。重新启动一个分析使用物理环境的探讨
在许多顺序耦合应用，有必要重新启动的物理解决方案之一。例如，在感应加热，在您需要重新启动顺序耦合周期的瞬态热分析。对于静态非线性结构耦合场分析，这有利于重新启动从结构上解决，而不是从头开始。您可以实现在一个连续的重新启动耦合场分析程序容易。一个需要重新启动电磁超声，ESAV，以及特定的物理数据库文件。您可以隔离使用/ ASSIGN命令的特定物理电磁超声和ESAV文件。数据库文件将与物理学相一致时，物理环境的方法是使用。以下是重新启动程序的摘要：
1。使用/ assign命令重定向的电磁超声和ESAV文件分配文件之前，解决了物理领域需要重新启动。
2。执行重新启动的分析。
3。使用/ assign命令重定向的其他物理领域使用的电磁超声和ESAV文件，该文件的默认值分配。
例如感应加热所述问题稍后在本章演示了瞬态热分析中的应用重新启动。
2.5。例如热应力分析采用间接方法
本节中描述的例子演示了一个简单的热应力分析，采用间接的方法进行。
2.5.1。描述的问题
在这个例子中的问题，两个长，厚壁圆筒，对气缸轴线同心，都维持在一个内表面温度（Ti）和外表面（对）。问题的对象是确定的温度分布，轴向应力和环向应力的气瓶。
装载材料性能的几何性质
内筒（钢）外缸（铝）
一=0.1875英寸钛= 200华氏度é = 30 × 106 psi的é = 10.6 × 106磅
b = .40英寸到70华氏度=α= 0.65 × 10-5在/用° Fα= 1.35 × 10-5在/用° F
? =0.60英寸νν= 0.33 = 0.3
K表= 2.2 btu/hr-in-华氏度K表= 10.8华氏度btu/hr-in-
对于在这个问题的一种间接方法的基本程序如下：
1。定义并解决散热问题。
2。返回PREP7和修改数据库。您将需要开关元件类型，指定额外的材料特性，并指定结构的边界条件。
3。从文件中读取结果热的温度。
4。解决结构性问题。
2.6。例如热应力分析中应用的物理环境
本节介绍如何解决相同的热应力问题，在上一节介绍，这次使用的物理环境的方法。在这种特殊情况下，它可能无法使用有利于环境的物理方法，因为这个问题是一个简单的单向耦合。然而，它将使物理环境之间的快速转换为后续的建模和分析。
在这个问题上的物理环境方法的基本程序如下：
1。定义的散热问题。
2。写的热物理文件。
3。清晰的边界条件和选择。
4。定义的结构性问题。
5。写的结构物理文件。
6。阅读的热物理文件。
7。解决和后处理的热问题。
8。阅读结构物理文件。
9。从文件中读取结果热的温度。
10。解决和后处理的物理文件。
下面的命令文本演示该问题的投入。所有文字开头带有感叹号（！）是一条评论。
图2.6在整个材料不连续应力剖面
图2.7显示在径向应力几何
2.7。例如流体物理环境的结构分析中的应用
本节中的例子说明了稳态流固耦合问题。这个问题表明了流体域的非线性大变形结构耦合的使用以及对“空”在物理环境设置元素的类型使用。它还表明网变形。
2.7.1。描述的问题
一个通道包含一个橡胶垫片受到水的0.35米/秒入口速度流动。 （参见图2.8：“图表频道梗阻的分析”一节）问题的目的是确定压力下降，在稳定的状态下垫片变形。问题是完全描述在本节最后提供的投入上市。
2.7.2。该程序
构筑了流体结构的实体模型进行分析。对于这个问题，例如你会模型三个区域：（一）垫片，（二）的小垫片，要求各地网变形，以及（c）余下的流体区域流体区域。图2.8：“一个渠道梗阻分析图”描绘了以下模式：
图2.8图的频道梗阻分析
会变形的垫片，由于流体的压力。挠度可能是很大的，足以影响流场。在这种情况下，示例定义了一个大约由流体物理环境中使用的小垫片流体区域。通过求解结构地区结构分析，你得到的垫片位移，你需要周围的密封垫变形小的区域。然后使用在随后的流体分析的演变网格。流体分析使用的垫片空类型的元素和结构分析使用的液体空类型的元素。
以下各节讨论的耦合流体的结构性问题的过程。
2.7.2.1。建立模型
建立整个域模型，包括流体区域和垫圈地区。
您分配属性编号，以区分元素类型，材料性能和实常数到每个区域设置使用AATT命令。表2.3：“物理环境属性”显示了这个问题的任务。所有地区的代表将在某个时候流体区域分配物料编号1。实常数设置但未提供在这个问题上使用。
表2.3物理环境属性
区域类型垫实
2.7.2.2。创建环境流体物理
为此，分配元素类型和区域定义为流体，如表2.4所示的材料特性：“流体物理环境”：
这里就是你定义的命令使用FLDATA水的材料特性。解控制，如在最初的FLOTRAN分析迭代次数的定义。湍流选项被激活。进一步详情请参阅输入上市。
表2.4环境流体物理
区域类型垫实
垫片空类型（0）无无
流体FLUID141
粘度，密度无
o分配适当的名义流体边界条件和载荷，如图2.9所示：“名义流体物理边界条件”如下：
图2.9名义流体物理边界条件
o流体边界条件得到应用，在此情况下的实体模型。输入文件包含了一个代表的垫片底部节点命名为组件定义。你可以列出解决方案的过程中，定期对这些节点的节点位置，以监控他们的行动。在这个例子中，行1代表垫圈的底部。选择这条线与相关的节点，然后把它们命名为“垫片”。
命令（补）：厘米，垫片，节点
界面：实用“菜单&选择”&比赛/驴?&“创建组件
o写流体物理环境到一个文件。
命令（补）：物理，写，流体，流体
界面：主菜单&“预处理&物理学&环境”&收件
2.7.2.3。创建结构物理环境
o清除所有指定为筹备的体液环境，用于定义结构的环境信息。
命令（补）：物理，清除
界面：主菜单&“预处理&物理&”环境&“清除
o从流体转变为区域的元素类型的结构通过重新分配的元素类型号码和当KEYOPT选项，如表2.4所示：“流体物理环境”。 FLUID141应该成为PLANE42。指定null元素类型（0）为流体区域，因为它不是为结构物理环境所需要的。
表2.5环境的物理结构
区域类型垫实
垫片PLANE182
穆尼-里夫林无
液空类型（0）无无
o定义结构分析所需的各项物理区域结构特性。 （见表2.5：“结构物理环境”。）
o运用边界条件的结构。 （见图2.10：。“名义结构物理边界条件”下）
图2.10标称结构物理边界条件
o确定适当的载荷步和解决方案。
o写的结构物理环境到一个文件（例如，物理，写入，结构，结构）。
2.7.2.4。流体/结构解环
交互方式或在批处理模式（见输入上市），是流动的结构解决方案进入循环。在这种情况下，最大位移垫片（百万加仑）成为全局收敛显示器。当连续两次处决百万加仑的结构性变化比公差值，案件终止。
最初的FLOTRAN分析应该很好执行，直到收敛。随后的分析将重新启动这一解决方案，不应该需要尽可能多的全球迭代收敛接近。此外，第二次及以后的结构分析将重新启动。
在每一次结构分析，网格执行移动变形的小垫片周围的流体区域的节点，以符合结构位移。这些新的节点位置是为以后的流量分析投入。一个适当的结构解决方案，并进一步变形，所有节点都必须返回其原来的职位申请前从流量分析更新的压力。
在解决方案中的步骤循环包括：
1。阅读在流体物理环境。
命令（补）：物理，读，流体
界面：主菜单&“解&物理学&环境”&阅读
2。更改任何参数的FLOTRAN必要的（例如，全球迭代次数的要求。）
命令（补）：FLDATA2，国际热核实验堆，执行官，100
界面：主菜单&“解决方案&的FLOTRAN设置”&执行控制
3。解决的FLOTRAN。
命令（补）：求解
界面：主菜单&“解&”运行的FLOTRAN
4。阅读的体制环境。
命令（补）：物理，读，结构
界面：主菜单&“解&物理学&环境”&阅读
5。执行/分配结构为重新启动运行必要的。
命令（补）：/分配，esave，结构，esav
/分配，电磁超声，结构，电磁超声
界面：实用菜单&“文件”& ANSYS的文件选项
6。把节点返回随后的非线性结构分析和未来变形原来的位置。
不执行此首流体循环结构解决方案的一步。
命令（补）：PARSAV，所有
界面：实用功能表&“参数&”保存参数
命令（补）：简历
界面：实用功能表&“文件&”恢复Jobname.db
命令（补）：PARRES
界面：实用功能表&“参数&”还原参数
7。重新启动的分析。
不要执行这个第一流体回路结构的解决方案的一步。
命令（补）：ANTYPE，静态，休息
界面：主菜单&“解&”重新启动
8。选择节点/元素，而从FLOTRAN分析压力负荷将被应用。
9。执行LDREAD命令。
命令（补）：LDREAD，压力，最后,,,,,的RFL
界面：主菜单&“解&”定义载荷&“应用&”从流体Analy结构&压力&
10。设定选项不使用多帧重新启动文件。
命令（补）：RESCONTROL，概无
界面：主菜单&“解&非线性&”重新启动控制
11。解决结构性分析并储存在进一步恢复数据库的第一步。
命令（补）：求解
界面：主菜单&“解决方案&解决
命令（补）：保存
界面：实用“菜单&”文件&另存为Jobname.db
13。执行网变形周围的小垫片（组件名称AREA2）流体地区。
命令（补）：DAMORPH，AREA2，二
界面：主菜单&“预处理&啮合&”修改网&瑞风在&地区
14。评价网的议案相比，最后一次。选择命名组件垫片并列出节点坐标。
15。通过比较连续检查垫片最大位移（百万加仑）值收敛。
16。查看在文件gasket.grph元素的阴谋。
2.7.3。结果
流体结构的解决方案是执行，直到循环的融合标准得到满足。 0.5％的收敛性使用。对于第一个分析，全球400足以收敛迭代的FLOTRAN的解决方案。在流体结构相互作用循环，迭代次数设置为100，其余的FLOTRAN运行。
图2.11：“简化近垫片”描绘了附近的变形几何和图2.12垫圈简化：“压线”，压力轮廓。定性，结果会找未变形（第一分析）和变形（归根结底）类似的情况。
图2.11近垫片简化
图2.12压线
最后，图2.13：“冯米塞斯在垫片应力”显示von Mises应力在最后的分析得到。在最后的分析应力峰值约为25％，比第一次分析中的应力峰值少。这表明，考虑到对流动场流离失所的几何效应作出了显着差异。
结果之前绘制结构节点构造应该返回到原来的位置。
命令（补）：UPCOORD，-1
界面：主菜单&“解决方案&负载阶跃选择那&其他”& Updt节点座标
图2.13 von Mises应力的垫片
！创建几何
/保存！节点坐标保存变形几何
!!!!!收敛打印
!!!!!后处理结果
！ 1。 FLOTRAN的结果。
物理，读，流体
！ 2。结构的结果。
！/退出，nosave
________________________________________
2.8。例如感应加热物理环境分析中的应用
这个例子说明了一个短暂的感应加热的问题。这个问题表明了一个解决方案之间的谐波分析和电磁暂态热传分析与重新启动顺序交替使用。
2.8.1。描述的问题
一个很长的钢坯表面经过热处理的迅速提高利用感应线圈是指钢坯表面温度。线圈被放置在靠近钢坯表面，很高兴在一个大的高频交变电流。交流电流诱导钢坯热，尤其是在表面，从而迅速提高表面温度。
只考虑一个简化的几何形状的长条钢坯长度有限，主要是减少了问题，一维的研究，如图2.14所示：“轴对称一维片域的感应加热。”
图2.14轴对称一维感应加热片域
2.8.2。该程序
将钢坯加热到700℃以上这种材料性能的温度依赖性，必须考虑两个问题的热和电磁问题。你必须解决的问题顺序，首先做一个交流谐波电磁分析，然后一瞬态热分析。此外，你必须在不同的时间间隔重复的电磁分析，正确的温度变化会影响性能的解决方案，因此对钢坯加热负荷。图2.15：“解决方案流程图”显示解决方案的流程图。
图2.15溶液流图
为感应加热问题程序如下。
2.8.2.1。第1步：制定属性关系
开发一个如表2.6所示的模型区域属性的关系：“物理环境属性”。
表2.6物理环境属性
区域类型垫实
铸坯表面3 2 3
2.8.2.2。第二步：建立模型
建立整个域模型。指定的属性的不同地区。 （钢坯表面将被用来定义一个表面热辐射的影响因素。这将是比固体处理地区不同。）
2.8.2.3。第3步：创建电磁物理环境
创建通过定义元素类型和材料特性，如下图所示的电磁物理环境。
表2.7环境的电磁物理
区域类型垫实
方坯PLANE13
MURX（吨），RSVX（T）的无
线圈PLANE13
空气PLANE13
铸坯表面空类型（0）无无
o分配适当的名义边界条件和载荷如下所示。
图2.16标称电磁物理边界条件
o分配适当的载荷步和解决方案。
o写的电磁物理环境到一个文件。
命令（补）：物理，写
界面：主菜单&“预处理&物理&”环境
2.8.2.4。第4步：创建热物理环境
创建热物理环境如下：
o删除名义边界条件和复位选项。
命令（补）：物理，清除
界面：主菜单&“预处理&物理&”环境
o更改由电磁元素类型和keyopt热以及选项。在指定区域的空气和线圈空元素类型（假设传热分析只考虑了钢坯）。
表2.8环境热物理
区域类型垫实
方坯PLANE55
KXX（吨），ENTH（T）的无
线圈空类型（0）无无
航空空类型（0）无无
铸坯表面SURF151
教育管理信息系统Stefan - Boltzmann常数
o定义的热性能和真正的常数。
o分配适当的名义边界条件和载荷如下所示。
图2.17额定热物理边界条件
o分配适当的载荷步选项和解决方案选项
命令（补）：物理，写
界面：主菜单&“预处理&物理学&环境”&收件
主目录“&解决方案&物理学&环境”&收件
2.8.2.5。第五步：写热物理环境
写的热物理环境到一个文件。
命令（补）：物理，读
界面：主菜单&“解&物理&”环境
主目录“&解决方案&物理学&环境”&阅读
2.8.2.6。第6步：准备DO循环
准备一个* DO循环，将谐波之间的电磁分析和瞬态热分析周期。
o物理环境中的电磁读取和解决谐波分析。
命令（补）：求解
界面：主菜单&“解决方案&解决&当前最小二乘
o阅读材料的温度和资产评估体力负荷。
命令（补）：LDREAD
界面：主菜单&“预处理器&”定义载荷&“应用&”从千卡结构&温度& Analy
o使用/分配给重定向热瞬态重新启动为将来使用ESAV和电磁超声文件的文件分配。
命令（补）：/分配
界面：实用菜单&“文件”& ANSYS的文件选项
o阅读的热物理环境。
命令（补）：物理，读
界面：主菜单&“预处理&物理学&环境”&阅读
o阅读在焦耳热量从电磁分析产生率。
命令（补）：LDREAD
界面：主菜单&“预处理器&”定义载荷&“应用&”从马格Analy热&热Generat&
o解决散热的一个预设Δ时间增量短暂的。
o重新分配文件为默认值。
命令（补）：/分配
界面：实用菜单&“文件”& ANSYS的文件选项
2.8.2.7。步骤7：重复先行一步
重复先行一步的下一个Δt的增量。
2.8.2.8。第八步：后处理结果
后处理问题的结果。
2.8.2.9。命令输入清单
下面的命令文本演示该问题的投入。所有文字开头的带有解释的点（！）是一条评论。
antype，反
2.8.2.10。结果
图2.18：“圆柱体钢坯温度响应”显示温度在这种分析中得出的结果。
图2.18的圆柱体坯料温度响应
第3章。 ANSYS的多场（TM）的求解 - MFS的单代码耦合
本章介绍了ANSYS的多场解算器，单码（MFS的），一类耦合分析问题大可用。一种解决问题的顺序耦合场自动化工具，ANSYS的多场solversupersedes的物理文件为基础的程序，并提供了一个强大，准确，易于使用的解决顺序耦合物理问题的工具。它是建立在每一个领域的物理学是创建一个独立的实体模型和网状的前提。您可以识别的表面或耦合载荷传递卷，然后使用一个多场解算器设置命令来配置和定义的问题解决方案测序。这个解法在不同的网格自动将载荷耦合。在基本解法求解器适用于静态，谐波和瞬态分析，物理要求而定。任何领域的数量可以解决的顺序（交错）的方式。
ANSYS的多场解算器，是两个多场解算器的版本之一（见第4章：“多场耦合分析中的应用守则”对于其他版本，MFX电算器的描述）。在基本解法求解是基本的多领域仿真求解器使用，如果涉及}