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 6
1.2.1 拾取操作 6
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 热力学第一定律 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 18
3.1 稳态热分析概述 19
3.1.1 稳态热分析定义 19
3.1.2 稳态热分析的控制方程 19
3.2 热载荷和边界条件的类型 19
3.2.1 概述 19
3.2.2 热载荷和边界条件注意事项 20
3.3 稳态热分析基本步骤 20
第4章 稳态热分析实例详解 23
4.1 实例一——电线生热分析 24
4.1.1 问题描述 24
4.1.2 问题分析 24
4.1.3 GUI操作步骤 24
4.1.4 APDL命令流程序 40
4.2 实例二——蒸汽管分析 43
4.2.1 问题描述 43
4.2.2 问题分析 44
4.2.3 GUI操作步骤 44
4.2.4 APDL命令流程序 57
4.3 实例三——热力管分析 62
4.3.1 问题描述 62
4.3.2 问题分析 62
4.3.3 GUI操作步骤 63
4.3.4 APDL命令流程序 79
4.4 实例四——肋片换热器分析 80
4.4.1 问题描述 80
4.4.2 问题分析 80
4.4.3 GUI操作步骤 80
4.4.4 APDL命令流程序 87
第5章 瞬态热分析与非线性热分析 88
5.1 瞬态热分析概述 89
5.1.1 瞬态热分析特性 89
5.1.2 瞬态分析前处理考虑因素 89
5.1.3 控制方程 89
5.1.4 时间积分与时间步长预测 90
5.1.5 时间步长设置 91
5.1.6 数值求解过程 92
5.1.7 瞬态分析准确程度的评估 92
5.1.8 初始条件的施加 93
5.2 非线性分析综述 95
5.2.1 非线性分析特点 95
5.2.2 稳态非线性求解过程 95
5.2.3 非线性分析步骤 96
第6章 瞬态热分析实例详解 105
6.1 实例一——钢板加热过程分析 106
6.1.1 问题描述 106
6.1.2 问题分析 106
6.1.3 GUI操作步骤 106
6.1.4 APDL命令流程序 114
6.2 实例二——钢制零件淬油过程分析 116
6.2.1 问题描述 116
6.2.2 问题分析 117
6.2.3 GUI操作步骤 117
6.2.4 APDL命令流程序 124
6.3 实例三——温度控制加热器分析 126
6.3.1 问题描述 126
6.3.2 问题分析 127
6.3.3 GUI操作步骤 127
6.3.4 APDL命令流程序 135
6.4 实例四——两环形零件在圆筒形水箱中的冷却过程 135
6.4.1 问题描述 135
6.4.2 问题分析 135
6.4.3 GUI操作步骤 135
6.4.4 APDL命令流程序 141
第7章 热辐射分析 142
7.1 热辐射基本理论及在ANSYS中的处理方法 143
7.1.1 热辐射特性 143
7.1.2 热辐射基本术语 143
7.1.3 ANSYS中热辐射的处理方法 146
7.2 ANSYS中辐射建模方法 146
7.2.1 使用辐射线单元建立辐射模型 147
7.2.2 使用表面效应单元建立辐射模型 147
7.2.3 使用辐射矩阵单元建立辐射模型 149
第8章 热辐射分析实例详解 155
8.1 实例一——黑体热辐射分析 156
8.1.1 问题描述 156
8.1.2 问题分析 156
8.1.3 GUI操作步骤 156
8.1.4 APDL命令流程序 159
8.2 实例二——两同心圆柱体间热辐射分析 160
8.2.1 问题描述 160
8.2.2 问题分析 161
8.2.3 GUI操作步骤 161
8.2.4 APDL命令流程序 171
8.3 实例三——一长方体形坯料空冷过程分析 173
8.3.1 问题描述 173
8.3.2 问题分析 173
8.3.3 GUI操作步骤 174
8.3.4 APDL命令流程序 179
8.4 实例四——一圆台形物体热辐射分析 179
8.4.1 问题描述 179
8.4.2 问题分析 180
8.4.3 GUI操作步骤 180
8.4.4 APDL命令流程序 186
第9章 相变分析 187
9.1 相变基本术语 188
9.1.1 相和相变 188
9.1.2 潜在热量和焓 188
9.2 ANSYS中的相变分析基本思路及求解设置 189
9.2.1 相变分析基本思路 189
9.2.2 求解设置 191
第10章 相变分析实例详解 193
10.1 实例一——茶杯中水结冰过程分析 194
10.1.1 问题描述 194
10.1.2 问题分析 194
10.1.3 GUI操作步骤 195
10.1.4 APDL命令流程序 209
10.2 实例二——某零件铸造过程分析 212
10.2.1 问题描述 212
10.2.2 问题分析 213
10.2.3 GUI操作步骤 213
10.2.4 APDL命令流程序 222
10.3 实例三——某焊接件两焊缝在顺序焊接过程中分析 222
10.3.1 问题描述 222
10.3.2 问题分析 223
10.3.3 GUI操作步骤 223
10.3.4 APDL命令流程序 234
第11章 自适应网格划分及生死单元技术 235
11.1 自适应网格划分技术 236
11.1.1 自适应网格划分技术定义 236
11.1.2 自适应网格划分的先决条件 236
11.1.3 自适应网格划分技术的应用方法 236
11.1.4 定制ADAPT宏（UADAPT.MAC） 239
11.1.5 自适应网格划分的一些说明 240
11.2 生死单元技术 241
11.2.1 单元的生和死的定义 241
11.2.2 单元生死的基本原理 242
11.2.3 使用ANSYS结果控制单元生死方法 244
11.2.4 单元生死技术的注意事项 246
第12章 与温度场相关的耦合场分析 247
12.1 耦合场分析概述 248
12.1.1 耦合场分析的定义 248
12.1.2 耦合场分析的类型 248
12.1.3 直接耦合解法或间接耦合解法的应用范围 251
12.1.4 涉及热分析的直接耦合和间接耦合分析典型应用实例 251
12.2 间接手工热-应力耦合分析 252
12.2.1 基本特点 252
12.2.2 基本过程 253
12.2.3 基本操作步骤 255
12.3 摩擦生热在ANSYS中的计算方法 257
第13章 热结构耦合分析实例详解 258
13.1 实例一——两种不同线胀系数的物体热应力分析 259
13.1.1 问题描述 259
13.1.2 问题分析 259
13.1.3 GUI操作步骤 259
13.1.4 APDL命令流程序 268
13.2 实例二——两厚壁筒热应力分析 269
13.2.1 问题描述 269
13.2.2 问题分析 269
13.2.3 GUI操作步骤 269
13.2.4 APDL命令流程序 279
13.3 实例三——两物体热接触分析 281
13.3.1 问题描述 281
13.3.2 问题分析 282
13.3.3 GUI操作步骤 282
13.3.4 APDL命令流程序 291
13.4 实例四——某扁挤压筒的热结构耦合分析 292
13.4.1 问题描述 292
13.4.2 问题分析 292
13.4.3 GUI操作步骤 292
13.4.4 APDL命令流程序 302
13.5 实例五——圆柱形坯料镦粗过程分析 302
13.5.1 问题描述 302
13.5.2 问题分析 303
13.5.3 GUI操作步骤 303
13.5.4 APDL命令流程序 314
第14章 摩擦生热分析实例详解 315
14.1 实例一——两物体相对滑动过程中的摩擦生热分析 316
14.1.1 问题描述 316
14.1.2 问题分析 316
14.1.3 GUI操作步骤 316
14.1.4 APDL命令流程序 325
14.2 实例二——两物体相对转动过程中的摩擦生热分析 330
14.2.1 问题描述 330
14.2.2 问题分析 331
14.2.3 GUI操作步骤 331
14.2.4 APDL命令流程序 338
第15章 高级应用实例详解 339
15.1 实例一——地下弥散过程分析 340
15.1.1 问题描述 340
15.1.2 问题分析 340
15.1.3 GUI操作步骤 340
15.1.4 APDL命令流程序 345
15.2 实例二——矩形截面梁稳态热交换过程的分析 346
15.2.1 问题描述 346
15.2.2 问题分析 347
15.2.3 GUI操作步骤 347
15.2.4 APDL命令流程序 352
15.3 实例三——表面受变压力载荷的矩形截面梁的分析 354
15.3.1 问题描述 354
15.3.2 问题分析 354
15.3.3 GUI操作步骤 354
15.3.4 APDL命令流程序 362
15.4 实例四——矩形梁的隐式热结构—显式连续分析 363
15.4.1 问题描述 363
15.4.2 问题分析 363
15.4.3 GUI操作步骤 364
15.4.4 APDL命令流程序 377
15.5 实例五——由铜板连接的两个半导体热电耦合分析 377
15.5.1 问题描述 377
15.5.2 问题分析 378
15.5.3 GUI操作步骤 378
15.5.4 APDL命令流程序 385
15.6 实例六——圆柱形坯料的电磁感应加热过程分析 385
15.6.1 问题描述 385
15.6.2 问题分析 387
15.6.3 GUI操作步骤 387
15.6.4 APDL命令流程序 413
参考文献 414