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ANSYS 热力耦合计算

news 2025/9/6 7:55:22

1.记录

内压圆管：外径16英寸，内径12英寸，长度取外径的四倍64英寸。内压为恒定内压：1.3ksi。温度循环为：i) 整体温度1075℉。ii) 内壁1235℉，外壁1075℉。

材料316H，本构取理想弹塑性本构。

热力耦合时，载荷步一一对应，才能正确导入。用静态分析实现了随时间变化的温度载荷。

命令流如下：

/CLEAR,NOSTART 
/FILNAME,yuanguan3000,0
save!白色
/RGB,INDEX,100,100,100, 0   
/RGB,INDEX, 80, 80, 80,13   
/RGB,INDEX, 60, 60, 60,14   
/RGB,INDEX, 0, 0, 0,15  
/REPLOT /NOPR   
KEYW,PR_SET,1   
KEYW,PR_STRUC,0 
KEYW,PR_THERM,1 /AUX15
IGESIN,'yuanguan033','IGS',' ' 
allsel,all 
APLOT   
/prep7
! ------------------ 材料定义（316H 示例） ------------------
MPDE,ALL,1  ! 删除所有
TBDE,ALL,1  ! 删除所有
MPTEMP,,,,,,,   
! ------------------ 密度 ------------------
MPTEMP,,,,,,,,        ! 开始温度表定义
MPTEMP,1,0            ! 温度点 1，对应 0°C
MPDATA,DENS,1,,8030E-12   ! 材料1，密度 = 8030E-12 ton/mm^3 (~8030 kg/m^3)! ------------------ 杨氏模量 E(T) ------------------
MPTEMP,,,,,,,,        ! 清空温度表设置
MPTEMP,1,550          ! 温度点1 = 550°C
MPTEMP,2,600          ! 温度点2 = 600°C
MPTEMP,3,650          ! 温度点3 = 650°C
MPTEMP,4,700          ! 温度点4 = 700°C
MPDATA,EX,1,,156000  ! 材料1，E @ 550°C = 1560000 MPa？(注意单位，可能需要除以10)
MPDATA,EX,1,,151000  ! E @ 600°C
MPDATA,EX,1,,146000  ! E @ 650°C
MPDATA,EX,1,,140000  ! E @ 700°C
MPDATA,PRXY,1,,0.31   ! 泊松比 ν @ 550°C
MPDATA,PRXY,1,,0.31   ! ν @ 600°C
MPDATA,PRXY,1,,0.31   ! ν @ 650°C
MPDATA,PRXY,1,,0.31   ! ν @ 700°C! ------------------ 导热系数 k(T) ------------------
MPTEMP,,,,,,,,          ! 清空温度表设置
MPTEMP,1,550            ! 温度点1
MPTEMP,2,575            ! 温度点2
MPTEMP,3,600            ! 温度点3
MPDATA,KXX,1,,0.0219    ! k @ 550°C = 0.0219 W/mm·K (16 W/m·K -> 除以1000)
MPDATA,KXX,1,,0.0222    ! k @ 575°C
MPDATA,KXX,1,,0.0226    ! k @ 600°C! ------------------ 比热 cp(T) ------------------
MPTEMP,,,,,,,,          
MPTEMP,1,550          ! 温度点1
MPTEMP,2,575          ! 温度点2
MPTEMP,3,600          ! 温度点3
MPDATA,C,1,,570559.148     ! cp @ 550°C J/(ton·K) (若用 kg，则应除1000)
MPDATA,C,1,,571205.0884
MPDATA,C,1,,574376.6996! ------------------ 热膨胀系数 α(T) ------------------
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,525          ! 温度点1 = 525°C
MPTEMP,2,550          ! 温度点2 = 550°C
MPTEMP,3,600          ! 温度点3 = 600°C
UIMP,1,REFT,,,         ! 定义参考温度 REFT (用于热应力计算)
MPDATA,ALPX,1,,0.00002   ! α @ 525°C = 2.0e-5 1/K
MPDATA,ALPX,1,,0.0000202
MPDATA,ALPX,1,,0.0000204! ------------------ 保存材料 ------------------
SAVE/prep7!网格
!* 
ET,1,PLANE77      ! 定义单元类型 1，为 PLANE77 (2D 热分析单元)
!*  
KEYOPT,1,1,0       ! 设置单元类型 1 的 KEYOPT(1)=0 → 平面单元（Plane stress/strain 选项）
KEYOPT,1,3,1       ! 设置单元类型 1 的 KEYOPT(3)=1 → 使用轴对称选项ACLEAR,ALL       ! 清空所有数据
ESIZE,10,0,      ! 设置网格尺寸为10
ALLSEL,ALL       ! 选择所有几何体
AMESH,ALL        ! 自动生成网格/solu
! *dim,p17,table,801
! p17(1,0) = 0
! p17(1)=0
! *do,i,2,801
! p17(i,0) = i-1
! p17(i)= ((-1)**i+1)/2*579
! *enddo*dim,p18,table,801
p18(1,0) = 0
p18(1)=0
*do,i,1,800
p18(i+1,0) = i
p18(i+1)= -(-1)**i*44.5+623.5*enddo/solu
LSCLEAR,ALL 
ANTYPE,static 
kbc,1   !阶跃载荷步
time,1
eresx,no
NSUBST,10                !载荷子步
AUTOTS,1              !自动载荷步
OUTRES,ALL,ALL
allsel, all*do,i,1,11*IF, MOD(i,2), EQ, 0, THENallsel, allDDELE,all,ALL       !删除温度载荷DLDELE,all,TEMP     !删除温度载荷D,all, ,%P18(i)% , , , ,TEMP, , , , ,allsel, allSOLVEBFDELE,all,TEMP     !删除温度载荷*CYCLE      ! 偶数跳过，直接进入下一个 i*ENDIFa = iDDELE,all,ALL       !删除温度载荷DLDELE,all,TEMP     !删除温度载荷LSEL,S,LOC,X,152.4          ! 选择x=152的线段 DL,all,,TEMP, %P18(i)% allsel, allLSEL,S,LOC,X,203.2         ! 选择203.2的线段 DL,all,,TEMP, %P18(i+1)% allsel, allSOLVE    
*enddo
SAVE
finish ! *do,i,1,11
! allsel, all
! BF, ALL, TEMP, 579        ! 给整体设初始温度
! LSEL,S,LOC,X,152.4
! BF, ALL, TEMP, %P18(i)%   ! 给 x=152.4 的面温度
! ALLSEL,ALL
! SOLVE
! *enddo
! SAVE
! finish !结构应力计算
/NOPR            
KEYW,PR_SET,1    ! 打开工程设置
KEYW,PR_STRUC,1  ! 打开结构分析
KEYW,PR_THERM,0  ! 关闭热分析/prep7                  ! 进入前处理器，准备建模!316H---伪屈服应力3000hr
TBDE,ALL,1  ! 删除所有TB,BKIN,1,1,2,1TBTEMP,550
TBDATA,,116,0,,,,ETCHG,TTS               ! 打开或切换单元类型属性编辑器（ETCHG），TTS模式（可忽略）
KEYOPT,1,1,0            ! 设置单元类型1的KEYOPT(1)=0（平面单元或默认选项）
KEYOPT,1,3,1            ! 设置单元类型1的KEYOPT(3)=1（轴对称分析开启）
KEYOPT,1,6,0            ! 设置单元类型1的KEYOPT(6)=0（一般用于厚度或其他选项）/solu                   ! 进入求解模块
LSCLEAR,ALL           ! 清除所有载荷步
ANTYPE,static         ! 设置为静态分析time,1               ! 分析总时间/载荷比例
DELTIM,0.1,0,0  
AUTOTS,1
eresx,no              ! 关闭应变残差输出
NSUBST,10             ! 总载荷分10个子步
OUTRES,ALL,ALL        ! 输出所有结果
allsel,all            ! 选择所有实体LSEL,S,LOC,X,152.4      ! 选择 X=152 的线段
sfL,all,pres,8.9635   ! 对选中线段施加压力
allsel,allLSEL,S,LOC,Y,0        ! 选择 Y=0 的线段
DL,all,,uy,0          ! 对选中线段 Y 方向位移固定为 0
allsel,all            ! 重新选择所有实体LSEL,S,LOC,Y,1625.6   ! 选择 Y=1625.6 的线段
SFL,all,pres,-11.5245  ! 对选中线段施加压力
allsel,all            ! 恢复选择所有实体*do,i,1,11
LDREAD,TEMP,,,i, ,'yuanguan3000','rth',' '   ! 读取温度载荷文件
time,i
solve                   ! 求解
*enddo
save
FINISH/post1                ! 结束上一个求解/前处理环境
set,last
allsel 
NSORT,S,eqv,0,1,ALL
*GET,node_MAX_seqv,SORT,0,IMAX
allsel
NSORT,eppl,int,0,1,ALL
*GET,noed_MAX_eppl,SORT,0,IMAX
*GET,MAXeppl,NODE,noed_MAX_eppl,eppl,int*IF,MAXeppl,EQ,0,thennode_MAX_eqv_eppl = node_MAX_seqv
*elsenode_MAX_eqv_eppl = noed_MAX_eppl
*ENDIF*GET,MAXseqv,NODE,node_MAX_eqv_eppl,S,eqv
*GET,MAXeppl,NODE,node_MAX_eqv_eppl,eppl,int/post26
save
NUMVAR,200          !指定变量数目
SOLU,191,NCMIT      !定义变量
STORE,MERGE         !合并时间点数据
*GET,timevar,VARI,1, nsets 
allselanSOL,2,node_MAX_eqv_eppl,S,EQV
anSOL,3,node_MAX_eqv_eppl,EPPL,EQV
anSOL,4,node_MAX_eqv_eppl,NL,EPEQ
anSOL,6,node_MAX_seqv,S,EQV
anSOL,7,node_MAX_seqv,EPPL,EQV
anSOL,8,node_MAX_seqv,NL,EPEQ
! anSOL,9,519,EPPL,EQV
! anSOL,10,172,EPPL,EQV!白色
/RGB,INDEX,100,100,100, 0   
/RGB,INDEX, 80, 80, 80,13   
/RGB,INDEX, 60, 60, 60,14   
/RGB,INDEX, 0, 0, 0,15  
/REPLOT 
save