ANSYS WORKBENCH 11.0热分析

ANSYS WORKBENCH 11.0培训教程（DS）第五章模态分析概述•在本章节主要介绍如何在Design Simulation中进行模态分析. 在Design Simulation中, 进行一个模态分析类似于一个线性分析.–假定用户已经对第四章的线性静态结构分析有了一定的学习了解.•本节内容如下:–模态分析流程–预应力模态分析流程•本节所介绍的这些性能通常能适用于ANSYS DesignSpace Entra licenses及更高的lisenses.–在本节讨论的一些选项可能需要更多的高级lisenses, 需要时会相应的标示出来.–谐响应和非线性静态结构分析在本节将不进行讨论.模态分析基础•对于一个模态分析, 固有圆周频率ωi 和振型φi 都能从矩阵方程式里得到:在某些假设条件下的结果与分析相关:–[K] 和[M] 是常量:•假设为线弹性材料特性•使用小挠度理论, 不包含非线性特性•[C] 不存在, 因此不包含阻尼•{F} 不存在, 因此假设结构没有激励•根据物理方程, 结构可能不受约束(rigid-body modes present) ，或者部分/完全的被约束住•记住这些在Design Simulation 中进行模态分析的假设是非常重要的.[][](){}02=−ii M K φωA. 模态分析过程•模态分析过程和一个线性静态结构分析过程非常相似, 因此这里不再详细的介绍每一操作步骤. 下面这些步骤里面，黄色斜体字体部分是模态分析所特有的.–建模–设定材料属性–定义接触对(假如存在)–划分网格(可选择)–施加载荷(假如存在的话)–需要使用Frequency Finder 结果–设置Frequency Finder 选项–求解–查看结果…几何模型和质量点•类似于线性静态分析, 任何一种能被Design Simulation支持的几何模型都有可以使用：–实体、面体和线体•对于线体，只有振型和位移结果是可见的。

传热学上机实验指导书ANSYS Workbench 热分析基础教程编制：杨润泽汽车工程系热能教研室2012年7月1.大平板一维稳态导热问题1.1. 问题描述长500mm，宽300mm，厚度30mm的大钢板，钢板上下表面的温度分别为200℃和60℃，钢的导热率为30W/(m·K)，试分析钢板温度分布和热流密度。

图1-1 大平板一维稳态导热模型1.2. 问题分析该问题为稳态导热问题，分析思路如下：1.选择稳态热分析系统。

2.确定材料参数：稳态导热问题，仅输入平板导热率。

3.【DesignModeler】建立钢板的几何模型。

4.进入【Mechanical】分析程序。

5.网格划分：采用系统默认网格。

6.施加边界条件：钢板上下表面施加温度载荷，四周对称面无热量交换，为绝热边界，系统默认无需输入。

7.设置需要的结果：温度分布和热流密度。

8.求解及结果显示。

1.3. 数值模拟过程1、选择稳态热分析系统1)工程图解中调入稳态热分析系统Steady-State Thermal（ANSYS）2)工程命名Conduction Thermal Analysis3)保存工程名为Conduction Heat Transfer2、确定材料参数1)编辑工程数据模型，添加材料的导热率，右击鼠标选择【Engineering Data】【Edit】2)选择钢材料属性【Properties of Outline Row 3: Structure Steel】【Isotropic ThermalConductivity】3)出现【Table of Properties Row 2: Thermal Conductivity】材料属性表，双击鼠标，点击每个区域输入材料属性参数：温度20℃，导热率30W/(m·℃)。

4)参数输完后，工程数据表显示导热率-温度图表。

3、DM建立模型1)选择【Geometry】【New Geometry】，出现【DesignModeler】程序窗口，选择尺寸单位【Millimeter】。

Ansys Workbench在电机温度场分析的实际运用发布时间：2022-09-08T05:17:38.048Z 来源：《科学与技术》2022年第9期第5月作者：王刚郑玉鑫[导读] 温升高是电机最为主要的故障原因，而电机的种类很多，不同种类有着多种多样冷却方式王刚、郑玉鑫东方电气（德阳）电动机技术有限公司中国.德阳618000摘要：温升高是电机最为主要的故障原因，而电机的种类很多，不同种类有着多种多样冷却方式，因此，电机的温度分析较为复杂，传统方法是以热负荷作为基准根据试验结果类比电机的设计温升，对于一些特殊结构的电机，热负荷类比法就不能满足设计需要。

采用Ansys Workbench仿真软件通过FEA有限元分析（Finite Element Analysis），可以对特殊结构电机定转子热源分布、以及传导、对流、辐射等要素进行网格化分析。

本文以具体案例的设计分析过程，论述Ansys Workbench稳态温度场在电机设计中的实际运用。

关键词：温升电机温度场有限元 Ansys1 引言我们以一台低压变频异步电动机YVF400-6-315KW、380V、50HZ为研究对象，对其定转子温度场进行仿真分析，对比求解结果与最后型式试验的偏差，从而验证Ansys Workbench仿真软件在特殊电机设计的实际运用。

6.3与型式试验温升值对比采用叠频法，对变频异步电动机YVF400-6-315KW进行温升试验，在额定电流588A工况下，运行4个小时后，定子温度基本稳定，PT100测温元件显示的结果是127度，减去环境温度32度，实际温升95K,与仿真的结果基本接近。

7、结论这次的仿真温度场分析，只考虑了机座表面的辐射散热，暂未考虑机座表面空气的对流影响，因此仿真的温度结果有所偏高，但是，作为电机温度计算的手段之一，能够在传统设计方法基础上，增添一种参考和补充。

参考文献：《Ansys Workbench完全自学一本通》许进峰著，电子工业出版社。

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ANSYS 热分析实例教程—一灯论坛罗勇梨提供
1.
打开软件
2.选取模块
3.导入零件
4.设定零件的材料特性
点击Part 1,出来上示对话档(在左下角),在Material 一栏中选择New material 来设定材料的散热系数,如下图:选择Thermal 一栏,
在
中先输入数值,再点击前面方框,以保存.完
成后退出对话框
.
或选Import 直接设定零件材质(如材料能在Ansys 的材料库中找到,否则一般都采用前一种方法
):
5.创建网格
右键点击Mesh---Generate Mesh,自动创建即可.
6.设定分析项目.
在New anslysis 下拉菜单中选择稳态分析(Steady-State Thermal)
7.设定对流参数
按下图步骤点选:点击处,会弹出2处菜单,点选
.
8.设定热源
9.计算
如图右键弹出下拉菜单点选Temperature.
再右键Solve.。

关于Ansys workbench热辐射APDL、Enclosure等的一些讨论ANSYS workbench对于热分析初学者来说相对比较容易简单上手，市面上和网络上也有不少的相关教程。

但是初学者在学到workbench中的热辐射一节时，往往会有一些疑惑。

本文将根据作者的一些理解以及大量的验证性例子，为大家进一步剖析一下，希望对初学者有所助益。

初学者学到热辐射这一节时通常会碰到如下几个问题：1、workbench平台中mechanical进行热辐射时，通过点击工具栏的相关快捷按扭仅能完成几何体对空气的热辐射？2、Workbench想要完成两个或者多个几何体之间的热辐射设置，只能通过APDL？APDL里的所谓的“封闭体数量”是指什么？3、Mechanical平台能否通过点击工具栏完成多个体之间的热辐射？4、Enclosure到底怎么设置，指的是什么？下面作者将对以上4个问题逐一进行讲解，并给出相应的计算结果进行验证。

问题一：workbench平台中mechanical进行热辐射时，通过点击工具栏的相关快捷按扭仅能完成几何体对空气的热辐射？讲解：很多初学者在一些参考书里都能看到这样一段话，就是通过点击工具栏仅仅能完成几何体对环境（空气）的热辐射而无法完成2个面或者多个面之间的热辐射。

对此我们先从下边一个例子开始讲起。

当我们模拟一个物体在空气中自然冷却的时候，mechanical中的设置比较简单，只需要设置物体的发射率和环境温度即可。

这里我们假设有一个直径1000mm的半球壳，球壳厚度50mm，初始温度100°，球壳外表面绝热，内表面参与热辐射。

计算它在23°空气中的导热情况，显然最后球体稳定下来的温度应该和环境温度一致，即23°。

相关设置情况和最终结果如下图所示。

仔细的读者可能已经发现在菜单栏radiation热辐射设置中，在correlation的下拉菜单里有一个surface to surface（面对面辐射）的选项。

基于ANSYSWorkbench的研球机主轴热态特性分析以研球机主轴为研究对象，通过三维实体软件UG对主轴进行几何建模，利用ANSYS Workbench平台建立了主轴热态特性有限元分析模型，对主轴进行了热态特性分析。

通过分析，得到了机床主轴温度场的变化，热通量大小分布以及热变形的大小分布，为有效控制主轴热变形，保证机床的加工精度提供了理论依据。

标签：主轴；热态特性；加工精度引言随着现代加工技术的不断发展，高精度加工已逐渐成为现代工业化生产的主流。

在精密机械加工过程中，影响机床加工精度的因素很多，其中，机床主轴一直是影响机床加工精度的关键部件，主轴的转动和摩擦产生的热会造成主轴的热变形，而主轴的变形会直接影响机床的加工精度。

文章以ANSYS Workbench为平台，对研球机主轴的热态特性进行了分析。

1 主轴有限元模型的建立该研球机为陶瓷球研磨机床，其主轴组件主要包括主轴、轴承、研磨盘等零件。

文章通过UG6.0三维实体软件对主轴进行了几何建模，然后通过UG输出转换文件，导入到ANSYS Workbench分析软件中。

该分析主要是进行的热应力的部分分析，通过采用直接耦合法来求解得出耦合场的分析结果，即温度在主轴上的分布和结构的变形。

在ANSYS Workbench中对主轴进行网格划分，因为轴承所对应的主轴部分是发热的主要部分和受力处，在主轴转动时产生较多的热量，因此对该部位的网格划分要更加细密。

该研球机主轴的有限元模型如图1所示。

2 主轴的热源以及稳态热分布分析在研球机工作过程中，主轴主要受到两种热源：一是周围环境的空气对流以及阳光等一些外在的辐射热源；二是主轴转动与轴承产生的摩擦发出的热。

在一般情况下，机床加工通常处于室温的稳定情况，所以，我们主要考虑主轴与轴承在转动过程中产生的发热量。

当轴承在高速轻载条件下，M0占主要部分；当轴承在低速重载条件下，M1占主要部分。

该分析所用研球机运行过程中主轴转速75r/min，并且带动研磨板进行运动，主轴工作压力是25kN，属低速重载条件，因此在该研球机主轴的摩擦力矩中M1占主要部分。

. . -•本章练习稳态热分析的模拟，包括：A.几何模型B.组件-实体接触C.热载荷D.求解选项E.结果和后处理F. 作业6.1•本节描述的应用一般都能在ANSYS DesignSpaceEntra或更高版本中使用，除了ANSYSStructural•提示：在ANSYS 热分析的培训中包含了包括热瞬态分析的高级分析•对于一个稳态热分析的模拟，温度矩阵{T}通过下面的矩阵方程解得：[K(T)]{T}={Q(T)}•假设：–在稳态分析中不考虑瞬态影响–[K]可以是一个常量或是温度的函数–{Q}可以是一个常量或是温度的函数•上述方程基于傅里叶定律：•固体内部的热流（Fourier’s Law）是[K]的基础；•热通量、热流率、以及对流在{Q}为边界条件；•对流被处理成边界条件，虽然对流换热系数可能与温度相关•在模拟时，记住这些假设对热分析是很重要的。

•热分析里所有实体类都被约束：–体、面、线•线实体的截面和轴向在DesignModeler中定义•热分析里不可以使用点质量（PointMass）的特性•壳体和线体假设：–壳体：没有厚度方向上的温度梯度–线体：没有厚度变化，假设在截面上是一个常量温度• 但在线实体的轴向仍有温度变化• 唯一需要的材料特性是导热性（ThermalConductivity ）• Thermal Conductivity 在Engineering Data 中输入•温度相关的导热性以表格形式输入若存在任何的温度相关的材料特性，就将导致非线性求解。

… 材料特性Training ManualB. 组件-实体接触Training Manual•对于结构分析，接触域是自动生成的，用于激活各部件间的热传导–如果部件间初始就已经接触，那么就会出现热传导。

–如果部件间初始就没有接触，那么就不会发生热传导（见下面对pinball的解释）。

–总结：–Pinball区域决定了什么时候发生接触，并且是自动定义的，同时还给了一个相对较小的值来适应模型里的小间距。

基于ANSYS WORKBENCH的通电导线的热分析本篇文章是关于ANSYS WORKBENCH的耦合场分析的一个例子。

一根导线在通稳恒电流后会发热，这属于电-热耦合分析，例子本身很简单，只是说明WORKBENCH自带的耦合分析系统的使用。

【问题描述】一根裸露导线，电阻为R，通过电流为I，需要计算电线中心温度和表面温度。

已知导线的长度为0.1米，截面半径为0.005米，导线的热传导率是60.5瓦每米摄氏度，电阻率是1.7e-1欧姆米，电流大小是20安培，环境温度是20摄氏度，导线裸露表面与空气的对流换热系数是5瓦特每平方米摄氏度。

（注：该题来自于《ANSYS 13.0 WORKBENCH数值模拟技术》，许京荆编著）【问题分析】ANSYS WORKBENCH中自带热电分析系统，可以直接进行热电耦合分析。

使用过程与一般分析相同。

【求解过程】1.打开ANSYS WORKBENCH14.52.创建热-电分析系统。

3.创建材料模型。

双击engineering data进入到工程数据中。

系统默认的钢材的热传导率和电阻率与已知条件相同，不需要修改。

退回到WB界面。

4.创建几何模型。

双击geometry进入到DM中，选择长度单位是毫米。

其尺寸如下图退出DM.5.划分网格。

6.设置边界条件。

设置一个端面电压为零。

设置另外一个端面的电流为20安。

对外圆柱面设置对流边界条件。

7.求解。

8.后处理。

温度云图。

整个导体温度均匀。

电压云图。

焦耳热云图。

ansys热⼒学分析1楼ANSYS过来⼈给初学ANSYS者的建议和学习⽅向根据最近经常有ANSYS初学者咨询我相关问题汇总，可能也是⼤家普遍关⼼的问题，下⾯来⼀⼀解答。

⼀、ANSYS和Workbench是什么关系？⼤家都基本知道ANSYS.答：对于⼤多数初学者，普遍知道的ANSYS都是指，ANSYS经典版本，简单说就是指⼀打开是⿊⾊截⾯的那个。

⽽Workbench是AN SYS公司早⼏年就发展的⼀个⽅向，⽬的是想把ANSYS公司的所有软件包括它收购的软件，都整合在⼀个⼯作平台上来，当然也就包括ANSYS经典版本，还有很多其他软件，⽐如CFX Fluent CFD等等，都集成在⼀起，⽅便⼯程师对数据及分析结果的相互传输及应⽤。

功能强⼤，能在同⼀个平台下解决诸多⼯程实际仿真模拟问题，这也是⽬前所有⼯程应⽤软件发展的⼀个⽅向，所以⼯程上应⽤ANSYS Workbench的⼈是越来越多，这也是我们所必须的和需要的，因为ANSYS 公司现在基本的重⼼⼀年前已经开始就放在Workbench平台上。

对于即将毕业的同学，希望毕业后从事ANSYS FEA⽅向的⼯作，尽早开始学Workbench,现在⼤多数公司都在使⽤ANSYS Workb ench，⽽不是ANSY经典版本，早做好准备，也为⾃⼰以后毕业找到⼀份称⼼的⼯作增加砝码。

⼆、谈谈已经有⼀定ANSYS基础的学员，可能ANSYS经典版本⽤过了，但是⽬前对ANSY Workbench还不够了解，常见的咨询得⽐较的问题，我整理了如下：本⼈学习经典版本已有多年，⽤Workbench已四年多了。

下⾯简单谈谈个⼈对ANSYS经典版本与ANSYS Workbench的理解，希望对初学者具有⼀定的借鉴作⽤，少⾛弯路。

⾸先，回答⽹友们经常问的⼀个问题：问题是：⽤经典版本的时候，遇到从其它CAD软件（Pr o/E,Solidworks,Ug等），建好的模型导⼊ANSYS的时候，经常会出现丢线、丢⾯或丢体等现象。