基于ANSYS2019R2软件的热应力分析优化

1．设置求解环境

（1）改变工作文件名

执行“Utility Menu”→“File”→“Change Jobname”，在弹出对话框中的“［/FILNAM］Enter new jobname”中输入热应力分析文件名“Thermal Stress-Analysis”，单击“OK”按钮退出界面，如图6.110所示。

图6.110　“Change Jobname”对话框

（2）调入热分析结果文件

执行“Utility Menu”→“File”→“Resume from”，选择“Thermal-Analysis”文件，单击“OK”按钮退出。

（3）改变工作标题

执行“Utility Menu”→“File”→“Change Title”，在弹出对话框中的“［/TITLE］Enter new title”中输入热应力分析文件名“Thermal Stress-Analysis”，单击“OK”按钮退出界面，如图6.111所示。

图6.111　“Change Title”对话框

2．转换单元类型并添加材料属性

（1）单元转换

①执行“Main Menu”→“Preprocessor”→“Element type”→“Switch Elem Type”，在弹出对话框中的“Change element type”下拉框中选择“Thermal to Struc”，如图6.112所示。

图6.112　“Switch Elem Type”对话框

②单击“OK”按钮，弹出“Warning”对话框，直接单击“Close”按钮退出该界面，如图6.113所示。

图6.113　“Warning”对话框

③执行“Main Menu”→“Preprocessor”→“Element type”→“Add/Edit/Delete”，在弹出的“Element Types”对话框中可以看到单元类型已经由“SOLID70”转换为“SOLID185”，如图6.114所示，最后单击“Close”按钮退出界面。

图6.114　“Element Types”对话框

（2）添加材料属性

①添加“EX”（弹性模量）、“PRXY”（泊松比）和“热胀系数”（ALPX）：执行“Main Menu”→“Preprocessor”→“Material Props”→“Material Models”，对于“Material Model Number 1”（SA516），双击“Structural”→“Linera”→Elastic→“Isotropic”，在弹出的对话框中分别输入6个温度下的“EX”（弹性模量）和“PRXY”（泊松比），如图6.115所示。双击“Structural”→“Thermal Expansion”→“Secant Coefficient”→“Isotropic”，在弹出对话框中分别输入6个温度下的“ALPX”（热胀系数），如图6.116所示。

(www.xing528.com)

图6.115　“SA516”在不同温度下的弹性模量和泊松比

图6.116　“SA516”在不同温度下的热胀系数

②同理，对于“Material Model Number 2”（SA542）和“Material Model Number 3”（SA336），双击“Structural”→“Linera”→“Elastic”→“Isotropic”，在弹出的对话框中分别输入6个温度下的“EX”（弹性模量）和“PRXY”（泊松比），如图6.117所示。双击“Structural”→“Thermal Expansion”→“Secant Coefficient”→“Isotropic”，在弹出对话框中分别输入6个温度下的“ALPX”（热胀系数），如图6.118所示。

图6.117　“SA336”和“SA542”在不同温度下的弹性模量和泊松比

图6.118　“SA336”和“SA542”在不同温度下的热胀系数

3．加载与求解

（1）施加温度载荷

执行“Main Menu”→“Solution”→“Define Loads”→“Apply”→“Structural”→“Temperature”→“From Therm Analy”，在弹出的对话框中，在“Fname Name of results file”处单击“Browse”按钮，选择“Thermal-Analysis.rth”文件，单击“OK”按钮，如图6.119所示。

图6.119　温度载荷导入界面

（2）施加固定约束

①执行“Main Menu”→“Solution”→“Define Loads”→“Apply”→“Structural”→“Displacement”→“On Nodes”，在弹出的对话框中选中“Pick”和“Box”，如图6.120所示。

图6.120　节点选取界面

②用鼠标左键框选裙座底部的所有节点，单击“OK”按钮，弹出“Apply U，ROT on Nodes”对话框，在对话框中选择“All DOF”，并在“VALUE Displacement value”中输入“0”，如图6.121所示，最后单击“OK”按钮退出对话框。

图6.121　约束设置界面

（3）求解

执行“Main Menu”→“Solution”→“Solve”→“Current LS”，开始计算求解，直到出现“Solution is done”，单击“Close”按钮关闭计算求解界面。

（4）保存计算结果

执行“Utility Menu”→“File”→“Save as”，在对话框中输入“Thermal Stress-Analysis-Results”，保存热应力分析计算结果。