ANSYS 2020热力学有限元分析 从入门到精通

定　　价：89 元

• 作者：胡仁喜 康士廷
• 出版时间：2021/8/1
• ISBN：9787111688549
• 出 版 社：机械工业出版社

• 中图法分类：O414.1-39 
• 纸张：胶版纸
• 开本：16开

内容简介

ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学等多物理场于一体的大型通用有限元分析软件，具有多个模块，不但可进行隐式分析，还可进行显式分析，并且可进行多物理场间的复杂耦合分析。
本书以ANSYS2020为平台，对ANSYS热分析和与热相关的耦合场分析的基本思路、操作步骤和应用技巧进行了介绍，并结合工程应用实例讲述了ANSYS的具体使用方法。
本书实例部分采用GUI方式，逐步讲解了操作步骤，在每个实例的后面列出了分析过程的命令流文件。
本书还随书赠送了配套电子资料，其中收录了全书所有实例的APDL程序文件和实例操作过程录屏讲解AVI文件，可以让读者轻松快捷地掌握ANSYS2020热分析的操作技巧和工程应用方法。
本书可供汽车、压力容器、国防军工、土木工程、金属热加工等行业的技术人员进行热分析与产品开发使用，也可以作为大学本科生与研究生进行热分析的参考教材。

序 言

有限元法以其独有的计算优势在目前工程应用中得到了广泛的发展和应用，并由此产生了一批非常成熟的通用和专业有限元商业软件。其中，ANSYS软件以它的多物理场耦合分析功能而成为CAE软件的应用主流，在热分析工程应用中得到了较为广泛的应用。
本书以ANSYS2020为平台，对ANSYS热分析和与热相关的耦合场分析的基本思路、操作步骤和应用技巧进行了介绍，并结合工程应用实例讲述了ANSYS的具体使用方法。
全书分为15章，第1章介绍了ANSYS的热分析及常用操作方法；第2章介绍了热分析基础知识；第3章介绍了ANSYS稳态热分析；第4章介绍了利用ANSYS对电线生热、蒸汽管、热力管、肋片换热器进行稳态热分析；第5章介绍了ANSYS瞬态热分析与非线性热分析；第6章详细介绍了利用ANSYS对钢板加热过程、钢制零件淬油过程、温度控制加热器、两环形零件在圆筒形水箱中冷却过程进行瞬态热分析的操作步骤；第7章介绍了ANSYS的热辐射分析；第8章详细介绍了黑体热辐射分析、两同心圆柱体间热辐射分析、长方体形钢坯料空冷过程分析、圆台形物体热辐射分析中的ANSYS操作步骤；第9章介绍了ANSYS的相变分析；第10章介绍了利用ANSYS对茶杯中水结冰过程、零件铸造过程、焊接件两焊缝在顺序焊接过程进行相变分析的操作步骤；第11章介绍了在热分析中应用到的生死单元技术；第12章介绍了ANSYS耦合场分析方法，并重点介绍了间接手工热-应力耦合分析方法；第13章介绍了两种不同线胀系数的物体热应力分析、两厚壁筒热应力分析、两物体热接触分析、梁的结构-热谐波耦合分析、圆柱形坯料镦粗过程分析中的ANSYS操作步骤；第14章详细介绍了两物体相对滑动过程中和相对转动过程中的摩擦生热分析中的ANSYS操作步骤；第15章为高级应用，主要介绍了地下弥散过程分析，应用自适应网格技术进行矩形梁的稳态热分析、热电耦合分析，电磁感应加热分析等的ANSYS操作步骤。
本书附有电子资料包，其中除了有每一个实例GUI实际操作步骤的视频以外，还以文本文件的格式给出了每个实例的命令流文件，可以直接调用。读者可以登录百度网盘（链接：https://pan.baidu.com/s/1SPW3V-9oJoRXaLiAmytFEw； 密码：swsw）进行下载。
本书适合利用ANSYS进行热分析的初学者和期望提高热分析工程应用能力的读者使用，，还可供汽车、压力容器、国防军工、土木工程、金属热加工等行业的技术人员进行热分析与产品开发使用，也可以作为大学本科生与研究生进行热分析的参考教材。
由于作者的水平有限，书中缺点和错误在所难免，恳请专家和广大读者不吝赐教，加入QQ群180284277或联系[e-mail]予以指正。
编 者

目 录

目 录
前言
第1章 ANSYS热分析简介及常用操作1
1.1 ANSYS热分析简介2
1.1.1 ANSYS的热分析能力2
1.1.2 ANSYS热分析分类3
1.1.3 ANSYS中与热相关的耦合场分析种类3
1.1.4 ANSYS中热分析单元简介3
1.2 ANSYS中常用操作5
1.2.1 拾取操作5
1.2.2 显示操作7
第2章 热分析基础知识10
2.1 传热学基本理论11
2.1.1 符号与单位11
2.1.2 热传递的方式12
2.1.3 热力学定律13
2.1.4 热分析的控制方程14
2.2 热分析有限元法14
2.3 热分析网格划分误差及计算误差估计16
第3章 稳态热分析17
3.1 稳态热分析概述18
3.1.1 稳态热分析定义18
3.1.2 稳态热分析的控制方程18
3.2 热载荷和边界条件的类型18
3.2.1 概述18
3.2.2 热载荷和边界条件注意事项19
3.3 稳态热分析基本步骤19
第4章 稳态热分析实例详解22
4.1 实例一——电线生热分析23
4.1.1 问题描述23
4.1.2 问题分析23
4.1.3 GUI操作步骤23
4.1.4 APDL命令流程序39
4.2 实例二——蒸汽管分析41
4.2.1 问题描述41
4.2.2 问题分析41
4.2.3 GUI操作步骤42
4.2.4 APDL命令流程序54
4.3 实例三——热力管分析60
4.3.1 问题描述60
4.3.2 问题分析60
4.3.3 GUI操作步骤61
4.3.4 APDL命令流程序78
4.4 实例四——肋片换热器分析78
4.4.1 问题描述78
4.4.2 问题分析78
4.4.3 GUI操作步骤79
4.4.4 APDL命令流程序85
第5章 瞬态热分析与非线性热分析86
5.1 瞬态热分析概述87
5.1.1 瞬态热分析特性87
5.1.2 瞬态分析前处理考虑因素87
5.1.3 控制方程87
5.1.4 时间积分与时间步长预测88
5.1.5 时间步长设置89
5.1.6 数值求解过程90
5.1.7 瞬态分析准确程度的评估90
5.1.8 初始条件的施加91
5.2 非线性分析综述93
5.2.1 非线性分析特点93
5.2.2 稳态非线性求解过程93
5.2.3 非线性分析步骤94
第6章 瞬态热分析实例详解103
6.1 实例一——钢板加热过程分析104
6.1.1 问题描述104
6.1.2 问题分析104
6.1.3 GUI操作步骤104
6.1.4 APDL命令流程序112
6.2 实例二——钢制零件淬油过程分析114
6.2.1 问题描述114
6.2.2 问题分析114
6.2.3 GUI操作步骤115
6.2.4 APDL命令流程序121
6.3 实例三——温度控制加热器分析124
6.3.1 问题描述124
6.3.2 问题分析124
6.3.3 GUI操作步骤125
6.3.4 APDL命令流程序133
6.4 实例四——两环形零件在圆筒形水箱中的冷却过程133
6.4.1 问题描述133
6.4.2 问题分析134
6.4.3 GUI操作步骤134
6.4.4 APDL命令流程序139
第7章 热辐射分析141
7.1 热辐射基本理论及在ANSYS中的处理方法142
7.1.1 热辐射特性142
7.1.2 热辐射基本术语142
7.1.3 ANSYS中热辐射的处理方法145
7.2 ANSYS中辐射建模方法145
7.2.1 使用辐射线单元建立辐射模型146
7.2.2 使用表面效应单元建立辐射模型146
7.2.3 使用辐射矩阵单元建立辐射模型148
第8章 热辐射分析实例详解153
8.1 实例一——黑体热辐射分析154
8.1.1 问题描述154
8.1.2 问题分析154
8.1.3 GUI操作步骤154
8.1.4 APDL命令流程序157
8.2 实例二——两同心圆柱体间热辐射分析158
8.2.1 问题描述158
8.2.2 问题分析159
8.2.3 GUI操作步骤159
8.2.4 APDL命令流程序169
8.3 实例三——长方体形钢坯料空冷过程分析171
8.3.1 问题描述171
8.3.2 问题分析172
8.3.3 GUI操作步骤172
8.3.4 APDL命令流程序177
8.4 实例四——圆台形物体热辐射分析177
8.4.1 问题描述177
8.4.2 问题分析178
8.4.3 GUI操作步骤178
8.4.4 APDL命令流程序184
第9章 相变分析185
9.1 相变基本术语186
9.1.1 相和相变186
9.1.2 潜在热量和焓186
9.2 ANSYS中的相变分析基本思路及求解设置187
9.2.1 相变分析基本思路187
9.2.2 求解设置189
第10章 相变分析实例详解191
10.1 实例一——茶杯中水结冰过程分析192
10.1.1 问题描述192
10.1.2 问题分析192
10.1.3 GUI操作步骤193
10.1.4 APDL命令流程序205
10.2 实例二——某零件铸造过程分析208
10.2.1 问题描述208
10.2.2 问题分析209
10.2.3 GUI操作步骤209
10.2.4 APDL命令流程序218
10.3 实例三——某焊接件两焊缝在顺序焊接过程中分析218
10.3.1 问题描述218
10.3.2 问题分析219
10.3.3 GUI操作步骤219
10.3 4 APDL命令流程序230
第11章 生死单元技术231
11.1 单元的生和死的定义232
11.2 单元生死的基本原理232
11.3 使用ANSYS结果控制单元生死方法235
11.4 应用单元生死技术的注意事项236
第12章 与温度场相关的耦合场分析238
12.1 耦合场分析概述239
12.1.1 耦合场分析的定义239
12.1.2 耦合场分析的类型239
12.1.3 直接耦合解法或间接耦合解法的应用范围242
12.1.4 涉及热分析的直接耦合分析和间接耦合分析典型应用实例242
12.2 间接手工热-应力耦合分析243
12.2.1 基本特点243
12.2.2 基本过程244
12.2.3 基本操作步骤245
12.3 摩擦生热在ANSYS中的计算方法247
第13章 热结构耦合分析实例详解249
13.1 实例一——两种不同线胀系数的物体热应力分析250
13.1.1 问题描述250
13.1.2 问题分析250
13.1.3 GUI操作步