1. Лабораторная работа №14
Нестационарный тепловой
анализ в системе ANSYS
Цель работы: Научиться проводить
нестационарный тепловой анализ в
системе ANSYS, научиться
использовать точечные источники тепла
(стационарные и нестационарные)

2. Лабораторная работа №14
Краткие сведения поставленной
задаче
Целью этой лабораторной работы является анализ
воздействия двух точечных источников тепла на
пластину. Один из источников тепла является
стационарным, а другой нестационарный. Таким
образом, эта работа позволит получить навыки в
решении с использованием нестационарности.
► Также, в качестве граничных условий будет
использоваться конвекция.
► Для построения конечно-элементной сетки будет
использоваться двумерный твердотельный элемент
PLANE55. Этот элемент имеет тип THERMAL, то
есть, предназначен для проведения тепловых
расчетов
►

3. Лабораторная работа №14
Описание элемента PLANE55
PLANE55 может использоваться как плоский элемент или как
осесимметричный кольцевой элемент с 2-ой тепловой
способностью проводимости. Элемент имеет четыре узла с
единственной степенью свободы, температуры, в каждом
узле.
► Элемент применим к 2-ому, установившемуся или
переходному тепловому анализу. Если модель, содержащая
температурный элемент должна также быть
проанализирована структурно, элемент должен быть заменен
эквивалентным структурным элементом (типа PLANE42).
Подобный элемент со срединным узлом - PLANE77. Подобный
осесимметричный элемент, который принимает
неосесимметричную нагрузку - PLANE75.
► Существует опция, которая позволяет элементу моделировать
нелинейный установившийся поток жидкости через пористую
среду. С этой опцией тепловые параметры интерпретируются
как аналогичные параметры потока жидкости.
►

4. Лабораторная работа №14
Особенность при
определении свойств
материала
► Материалом для этой пластины будет
служить алюминий. Поскольку задача
тепловая, то модуль упругости и
коэффициент Пуассона задаваться не
будут, а в качестве свойств материала
будет использоваться плотность
алюминия, теплопроводность, а также
коэффициент теплопередачи.
Теплопроводность в системе ANSYS
задается в виде коэффициента
теплопроводности.

5. Лабораторная работа №14
Понятие переходного динамического
процесса
Расчет переходных динамических процессов (иногда называемых
процессами с историей нагружения) является методом,
используемым для определения динамического поведения
системы при действии любых зависящих от времени нагрузок.
Данный тип расчета может использоваться для определения
изменяющихся во времени перемещений, деформаций,
напряжений и сил в модели, вызываемых комбинацией
статических, переходных и гармонически изменяющихся нагрузок.
Масштаб времени нагружения должен быть таким, чтобы
учитывать влияние инерции и демпфирования. Если инерция и
демпфирование не важны, можно применять вместо переходных
процессов расчет статического состояния. Основное применяемое
уравнение движения при исследовании переходных динамических
процессов имеет следующий вид:
[M]{ } + [C]{ } + [K]{u} = {F(t)}

6. Лабораторная работа №14
Три метода расчета
Для
расчета
переходных
динамических
процессов применяются три метода: полный,
метод
наложения
форм
и
метод
редуцирования.
Версия
комплекса
ANSYS/Professional
допускает
применение
только метода наложения форм. Достоинства и
недостатки каждого метода описываются
раньше, чем приводится детальное описание
применения этих методов.

7. Лабораторная работа №14
Вызов диалоговой панели
Solution Controls
► Диалоговая панель Solution Controls
вызывается из экранного меню
последовательностью Main Menu → Solution →
Analysis Type → Sol'n Control.
► Приведенные ниже разделы содержат краткое
описание опций, содержащихся в каждой
закладке этой диалоговой панели. Для
получения подробной информации о
назначении каждой интересующей опции (в
сеансе работы с комплексом ANSYS) следует
выбрать требуемую закладку и нажать кнопку
Help.

8. Лабораторная работа №14
Порядок выполнения работы
► Порядок выполнения работы подробно
расписан в соответствующем разделе файла,
содержащем лабораторную работу.
► Необходимо четко следовать приведенным
инструкциям для успешного выполнения
работы.
► В первых работах приведены подробные
описания выполняемых действий. В
последствие авторы воздержатся от подробных
описаний аналогичных действий, принимая во
внимание, что студенты с ними уже знакомы.

9. Лабораторная работа №14
Начало работы
► Перед началом работы необходимо создать
общую директорию на жестком диске Вашего
компьютера, например «ANSYS_WORKS». В
ней будут содержаться все лабораторные
работы, выполненные в течении семестра.
► Перед выполнением каждой лабораторной
работы необходимо в директории
«ANSYS_WORKS» создавать рабочую папку, в
которой будет содержаться непосредственно
выполняемая работа. В названии этой папки
должен отражаться номер выполняемой
работы, например «Lab_rab_14».

10. Лабораторная работа №14
Содержание отчета
► Отчет о проведенной лабораторной
работе должен содержать:
► краткие теоретические сведения
► краткое описание основных шагов
решения поставленной задачи
► анализ полученных результатов

11. Лабораторная работа №14
Контрольные вопросы
►
►
►
►
Чем отличается нестационарная задача от
стационарной задачи?
Какие основные тепловые характеристики
материала нужно задать, для корректного
выполнения нестационарного теплового
анализа?
Какие основные граничные условия для
выполнения нестационарного теплового
анализа вы знаете?
Каким образом в системе ANSYS задаются
точечные источники тепла?