为了进一步了解热应力的概念、产生原因、约束方式及求解原理，下面用材料力学的方法讨论几个简单的热应力例子。即棒1受压应力σ1的作用，相应的应变，缩短量；棒2受拉应力σ2的作用，相应的应变，缩短量。棒1的最终伸长量为棒2的最终伸长量为注意上两式中，ε1、σ1、ε2、σ2包含有符号，拉应力为正号，压应力为负号。......
2023-10-20
ANSYSWorkbench17.0热应力实例演练
【摘要】：热环境条件下，结构的模态主要受到材料参数随温度变化和热环境引起的结构内部热应力的影响。热应力刚度矩阵Kσ则与结构热应力形式有关，当热应力为拉应力时，Kσ为正值，结构固有频率出现上升趋势；当热应力为压应力时，Kσ为负值，结构固有频率出现下降趋势。
模态是结构的固有特性，根据振动理论，结构的模态参数可通过下式进行求解：
（K−ω2M）ϕ=0 （11-15）
热环境条件下，结构的模态主要受到材料参数随温度变化和热环境引起的结构内部热应力的影响。另外，对于一些特殊结构还需要考虑到几何非线性等因素的影响。当结构受到热载荷后，式（11-15）中质量矩阵M的改变可忽略不计，而结构材料参数随温度增加而发生较大的变化。在考虑温度影响时，结构刚度矩阵可表示为：
式中，B为几何矩阵，D为与材料弹性模量E和泊松比µ有关的弹性矩阵。
另一方面，温度变化产生的温度梯度导致结构内部出现热应力，需要在刚度矩阵中考虑热应力的影响，结构的热应力刚度矩阵可表示为：
式中，G为形函数矩阵，Γ为结构热应力矩阵。(www.chuimin.cn)
在求解热环境下结构模态参数，需要综合考虑热环境引起的材料参数变化和热应力对刚度矩阵的影响。在热环境条件下，结构的总刚度矩阵K为：
K=KT+Kσ （11-18）
式中KT为结构刚度矩阵，Kσ为热应力刚度矩阵。
式（11-18）中，结构刚度矩阵KT与结构的物理属性有关，温度上升时材料弹性模量下降，使总刚度矩阵呈现出减小趋势。热应力刚度矩阵Kσ则与结构热应力形式有关，当热应力为拉应力时，Kσ为正值，结构固有频率出现上升趋势；当热应力为压应力时，Kσ为负值，结构固有频率出现下降趋势。由于前者与结构刚度矩阵KT对固有频率的影响趋势刚好相反，因此在热环境中，由热拉应力产生的附加热应力刚度矩阵Kσ是否在总刚度矩阵K的变化过程中占主导作用，将直接影响固有频率的变化趋势。
学习目标：
熟练掌握ANSYS Workbench平台中升温时模态分析的建模方法及求解过程。
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Step3：双击主界面项目管理区项目B中的B3：Model项，进入图5-91所示的Mechanical界面，在该界面下即可进行网格的划分、分析设置、结果观察等操作。图5-91 Mechanical界面Step4：选择Mechanical界面左侧Outlines（分析树）中Geometry选项下的Solid，此时即可在Details of“Solid”中给模型添加材料，如图5-92所示。同样方法将第二个solid的材料设置为mat2。......
2023-10-20
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ANSYSWorkbench17.0几何模型详细阅读
Step2：在启动的DM几何建模窗口中进行几何创建。Step3：选择Dimension→General，标注矩形的长和宽，如图5-60所示，宽度H2=150/2=75mm，H4=159/2=79.5mm，H5=5mm，H6=80mm，H8=5mm，高度V7=1000mm，如图5-60所示。创建的几何模型如图5-62所示。图5-61 设置图5-62 模型注意：Frozen为冻结后的几何体，显示的几何图形处于半透明状态。Step5：单击工具栏中的按钮，在弹出的“另存为”对话框的名称栏中输入ex2.wbpj，并单击“保存”按钮。Step6：回到DesignModeler界面中，单击右上角的（关闭）按钮，退出DesignModeler，返回到Workbench主界面。......
2023-10-20
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从上述两个简单传热过程的描述不难理解，传热过程是由导热、热对流及热辐射三种基本传热方式组合形成的。要了解传热过程的规律，就必须首先分析三种基本传递方式。热对流依靠流体的运动，把热量由一处传递到另一处的现象，称为热对流，热对流是传热的另一种基本方式。而且因为有温度差，热对流将同时伴随热传导，所以，对流换热过程的换热机制既有热对流的作用，亦有导热的作用，故对流换热与热对流不同，它已不再是基本传热方式。......
2023-10-20
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《ANSYSWorkbench17.0热力学详细阅读
导热是指温度不同的物体各部分或温度不同的两个物体之间直接接触而发生的热传递现象。因此，物质的导热本质或机理就必然与组成物质的微观粒子的运动有密切的关系。在气体中，导热是气体分子不规则热运动时相互作用或碰撞的结果。至于液体的导热机理，相对于气体和固体而言，目前还不十分清楚。但近年来的研究结果表明，液体的导热机理类似于介电体，即主要依靠晶格的振动来实现。......
2023-10-20
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ANSYSWorkbench17.0热力学分详细阅读
Step10：添加一个Temperature后处理命令，通过后处理可以看到图11-60所示的各个时刻的温度值，可以看出时间为100s时的温度为87.901℃。图11-62 设置图11-63 快捷菜单Step14：成功导入温度分布结果后显示图11-64所示的云图，对比可以看出此时显示的温度分布结果是最终时刻的温度分布。图11-70 各阶频率图11-71 选择各阶频率图11-72 前六阶变形至此，ANSYS Workbench中升温时模态分析的建模及求解的有关内容就为大家讲解完了，接下来（11.4.7～11.4......
2023-10-20
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ANSYSWorkbench17.0热力学相详细阅读
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2023-10-20
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ANSYSWorkbench17.0热力学分详细阅读
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2023-10-20
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