本例将对一根钢管进行线性热力耦合分析。如图10-11所示，钢管一端固定在地面上，从钢管的另一端施加热流载荷。首先定义一个稳态的线性传热分析。然后通过在结构求解工况下引用TEMP执行热力耦合求解。该分析问题在HyperMesh中定义，然后用RADIOSS进行求解，利用HyperView进行结果的后处理。
图10-11 要进行计算的的模型
载入RADIOSS（Bulk Data）用户模板，并导入模型文件pipe.fem
创建热力耦合结构的材料属性
在创建部件集之前先创建材料和属性的集。
（1）单击Materials工具按钮
。进入Create子面板。
（2）单击mat name=并输入steel。
（3）单击type=并选择ISOTROPIC。
（4）单击card image=并选择MAT1。
（5）单击create/edit进入材料属性编辑面板。
（6）在User Comments选项区选中MAT4复选框。
在材料信息区域，MAT4卡片出现在MAT1卡片的下面。MAT1卡片用于定义各向同性结构的材料，MAT4卡片用于定义稳态热分析材料，这两种卡片采用相同的ID号。
如果在方括号的下面没有数字，那么材料将不具有方括号中名称的参数属性。为了赋给材料该参数，可以单击方括号，然后在方括号的下面会出现一个文本框，单击文本框，输入一个数值，就可以将该参数赋给材料。
（7）在卡片中为材料输入下列参数：
弹性模量E=2.1×1011；泊松比μ=0.3；密度（RHO）p=7.9×103kg/m3；热膨胀系数
A=1×10-5/℃；热导率K=73W/（m·℃），输入后的结果如图10-12所示。
图10-12 定义材料
（8）单击Return按钮两次，返回主界面，这样就创建了一种传热的结构材料。
（9）单击Properties工具按钮
。
（10）单击prop name=并输入solid。单击type=并选择3D。
（11）单击card image=并选择PSOLID。
（12）单击material=并选择steel。单击create按钮。
（13）单击Return按钮，返回主界面。
这样就为实体钢管创建了3D PSOLID属性，并将材料信息与此属性关联了起来。
将已经定义的材料信息和属性赋给结构模型
（1）单击Components工具按钮
，进入update子面板。
（2）单击comps按钮，在弹出的集列表中选择pipe。
（3）单击＜no property＞前面的选择开关，将＜no property＞选项切换为property=。
（4）单击property=，从弹出的属性集列表中选择solid。在属性输入区的下面将显示属性卡片和材料信息。
（5）单击update，单击return，返回主界面。
在RBE2单元上施加约束将管道的一端固定在地面上。该约束存放在载荷集spc_struct中。spc_heat和heat_flux两个空载荷集已经预先创建，这一步将在模型上施加热边界条件和热流载荷，并分别保存在spc_heat和heat_flux载荷集中。
创建热边界条件
（1）单击HyperMesh图形区右下角的Set Current Load Collector面板，将会出现一个载荷集列表。
（2）选择spc_heat为当前载荷集。
（3）进入Analysis中的constraints面板。
（4）进入create子面板。
（5）单击对象选择开关，从弹出的菜单中选择nodes。
（6）单击nodes并从弹出的菜单中选择selectbyset。
（7）选择之前已经创建的节点集heat。此时管道固定端被选中的节点会高亮显示。
（8）不选中dof1、dof2、dof3、dof4、dof5和dof6，并保持各自由度后面的文本框中的数值为0.0。
（9）单击load types=，从弹出的菜单中选择SPC。单击create。这样就为所选择的节点创建了热边界约束。
（10）单击return返回Analysis页面。
创建CHBDYE表面单元
由于热流量载荷是施加在管道的自由端的表面上的，所以为了定义换热边界条件必须先定义CHBDYE表面单元。
（1）单击Analysis页面中的interfaces。
（2）在Create子面板中单击name=并输入heat_surf。
（3）单击type=并选择CONDUCTION。
（4）单击interface color并从弹出的调色板中选择一种颜色。
（5）单击create。
（6）进入add子面板。
（7）单击name=并选择heat_surf。
（8）单击slave下面的开关按钮并从弹出的菜单中选择face。
（9）单击solid elems并从弹出的菜单中选择by sets。
（10）选择solid_elems单元集并单击select。
（11）在face nodes区域单击nodes。
（12）选择将会施加热流量载荷的实体单元的4个节点，如图10-13所示。
（13）单击add。
这样就在所有选中实体单元的同一侧创建了CHBDYE表面单元，如图10-14所示。
图10-13 选择面单元上的节点
图10-14 CHBDYE面单元
在表面单元上创建热流载荷
（1）在Set Current Load Collector面板中定义当前的载荷集为heat_flux。
（2）进入Analysis中的flux面板，进入create子面板。
（3）单击elems并在弹出的菜单中选择bygroup。
（4）选择heat_surf并单击select。此时之前创建的面单元会高亮显示。
（5）单击load types=并选择QBDY1。在value=文本框中输入1.0。(www.xing528.com)
（6）单击create。这样就在面单元上定义了均匀分布的热流量载荷。
（7）单击return返回Analysis页面。
创建一个传热工况
这一步将会创建一个RADIOSS的稳态热传导的工况。该工况与载荷集spc_heat中的热边界条件和heat_flux中的热流量载荷相关联。传热分析输出的梯度、流量和温度也会在loadsteps面板中进行定义。
（1）进入Analysis中的loadsteps面板。
（2）单击name=并输入heat_transfer。
（3）单击type开关，选择heat transfer。
（4）选中SPC复选框，在SPC的右边会出现一个文本框。
（5）单击“=”，在弹出的载荷集列表中选择spc_heat。
（6）选中LOAD复选框，在LOAD的右边会出现一个文本框。
（7）单击“=”，在弹出的载荷集列表中选择heat_flux。
（8）单击create。
（9）单击edit进入工况的编辑面板，为即将进行计算的工况定义ID号。
（10）选中Analysis复选框，工况的信息区域出现analysis type选项。
（11）单击TYPE下面的按钮并选择HEAT为分析类型。
（12）选中Output复选框。
（13）选中Output下的FLUX和THERMAL两个复选框。这两个输出选项出现在工况信息区域。
（14）分别单击两个FORMAT按钮并选择输出的结果文件格式为H3D。
（15）分别单击两个OPTION下面的按钮，选择ALL，如图10-15所示。FLUX和THERMAL的输出也可以在Analysis页面的control cards面板中进行定义。
（16）单击return返回。
创建结构分析载荷工况
图10-15 工况编辑面板
为了进行热-结构耦合分析，必须将传热工况与结构工况关联起来，如图10-16所示。或者在模型导出后编辑.fem结果文件来创建线性静力结构分析的工况。
图10-16 耦合工况定义
Fem文件中的工况定义：
SUBCASE 2
SPC=3
TEMP=1
请确保SPC的ID编号和载荷集spc_struct的ID编号一样，TEMP的ID号码和换热工况的ID编号一样。
启动RADIOSS
（1）在Analysis页面中单击Radioss。
（2）单击input file输入区域右侧的save as。
（3）选择RADIOSS结果文件存入的路径，在File name区域输入文件名pipe_complete. fem，单击Save。
（4）设置export options为all，设置run options为analysis，设置memory options为memory default。单击RADIOSS按钮。
这将启动分析作业，如果分析成功完成，可以在选择的pipe_complete.fem文件存储路径中看到新的结果文件。pipe_complete.out文件可用于查找错误信息，如果分析过程中出现错误，这些信息可以帮助进行模型的调试。
RADIOSS计算了稳态传热分析的温度、梯度和流通量，以及结构分析的应力和位移。下面将采用HyperView对这些计算结果进行后处理。
查看传热分析的结果
（1）当从命令窗口中得到Process completed successfully的信息时，单击HyperView按钮，启动HyperView并加载结果文件。模型和结果文件加载成功时会出现一个信息提示窗口。
（2）单击Close关闭信息提示窗口。
（3）单击Contour工具按钮
。
（4）在左侧视图窗口中单击Load case view按钮
，在工况选项卡中选择Subcase 1（heat_transfer）为当前工况，在下面的选项卡中选择Heat Transfer Analysis选项，如图10-17所示。
图10-17 选择载荷步
（5）单击Result type下面的第一个下拉菜单并选择Element Fluxes（V）。
（6）单击Apply，可以看见热流量的结果云图。
（7）单击Result type下面的第一个下拉菜单并选择Grid Temperatures（s）。
（8）单击Apply。
热流量和温度结果云图如图10-18和图10-19所示。
图10-18 热流量云图
图10-19 温度云图
查看热-结构耦合分析的结果
（1）在Load Case and Simulation Selection窗口选择structure analysis SUBCASE为当前工况。
（2）单击Result type下面的第一个下拉菜单，选择Element Stresses[2D&3D]（t）。
（3）单击Result type下面的第二个下拉菜单，选择vonMises。
（4）单击Apply。
在等效应力云图中可以看到每一个单元上都有一种颜色，其表征了单元在施加在模型上的载荷和边界条件的工况下的应力大小。
（5）单击Result type下面的第一个下拉菜单，选择Displacement（v）。
（6）单击Result type下面的第二个下拉菜单，选择Mag。
（7）单击Apply，查看模型的位移云图。
模型的应力和位移的结果云图如图10-20和图10-21所示。
图10-20 应力云图
图10-21 位移云图
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