ANSYS12.0多物理耦合場有限元分析從入門到精通

內(nèi)容概要

全書共10章。第1章全面介紹了ANSYS耦合場的基本概念、分析類型及單位制，使讀者對ANSYS耦合場有初步的了解；第2章介紹了直接耦合場分析，主要包括集總電單元、熱-電分析、壓電分析、電彈分析、壓阻分析、結(jié)構(gòu)-熱分析、結(jié)構(gòu)-熱-電分析、磁-結(jié)構(gòu)分析以及電子機械分析的基本原理；第3章介紹了多場(TM)求解器-MFS單代碼耦合分析，主要包括ANSYS多場求解器和求解算法，ANSYS多場求解器求解步驟等；第4章介紹了使用代碼耦合的多場求解器，包括MFX工作原理、MFX求解過程以及啟動和停止MFX分析：第5章介紹了載荷傳遞耦合場物理分析，主要包括物理環(huán)境的概念、一般分析步驟、在物理分析之間傳遞載荷以及使用多物理環(huán)境進行載荷傳遞藕合物理分析：第6章介紹了藕合物理電路分析，主要包括電磁-電路分析、電子機械-電路分析以及壓電-電路分析；第7章介紹了直接耦合場實例分析；第8章介紹了多場求解-MFS單碼的耦合實例分析；第9章介紹了載荷傳遞耦合場物理實例分析；第10章介紹了耦合物理電路模擬實例分析。各章都包含了相應(yīng)的基本概念、理論以及利用ANSYS軟件進行分析的基本過程，還有對相關(guān)求解步驟的詳細(xì)介紹。    本書可作為各大工程院校研究生和科研院所工程技術(shù)人員的耦合場分析自學(xué)輔導(dǎo)用書。

書籍目錄

前言第1章  耦合場分析簡介  1.1 耦合場分析的定義  1.2 耦合場分析的類型    1.2.1 直接方法    1.2.2 載荷傳遞分析    1.2.3 直接方法和載荷傳遞    1.2.4 其他分析方法  1.3 耦合場分析的單位制第2章  直接耦合場分析  2.1 集總電單元  2.2 熱-電分析    2.2.1 熱-電分析中用到的單元    2.2.2 進行熱-電分析  2.3 壓電分析    2.3.1 注意要點    2.3.2 材料特性  2.4 電彈分析    2.4.1 電彈分析中用到的單元    2.4.2 進行電彈分析  2.5 壓阻分析    2.5.1 注意要點    2.5.2 材料特性  2.6 結(jié)構(gòu)-熱分析    2.6.1 結(jié)構(gòu)-熱分析中用到的單元    2.6.2 進行結(jié)構(gòu)-熱分析  2.7 結(jié)構(gòu)-熱-電分析    2.7.1 結(jié)構(gòu)-熱電分析    2.7.2 熱-壓電分析  2.8 磁-結(jié)構(gòu)分析  2.9 電子機械分析    2.9.1 -D轉(zhuǎn)換器單元    2.9.2 2-D轉(zhuǎn)換器單元第3章  多場(TM)求解器-MFS單代碼耦合  3.1 ANSYS MULTI-FIELD求解器和求解算法    3.1.1 載荷傳遞    3.1.2 映射    3.1.3 耦合場載荷    3.1.4 支持的單元    3.1.5 求解算法  3.2 ANSYS MULTI-FIELD求解器求解步驟    3.2.1 創(chuàng)建場模型    3.2.2 標(biāo)記場界面條件    3.2.3 建立場求解    3.2.4 獲得解    3.2.5 對結(jié)果進行后處理第4章  使用代碼耦合的多場求分析  4.1 MFX如何工作    4.1.1 同步點和載荷傳遞    4.1.2 載荷插值    4.1.3 支持的單元和載荷類型    4.1.4 求解過程  4.2 肝X求解過程    4.2.1 建立ANSYS和CFX模型    4.2.2 標(biāo)記場界面條件    4.2.3 建立主人輸入    4.2.4 獲得解    4.2.5 多場命令  4.3 啟動和停止MFX分析    4.3.1 用發(fā)射臺啟動MFX分析    4.3.2 由命令執(zhí)行啟動MFX分析    4.3.3 手動停止MFX運行第5章  載荷傳遞耦合物理分析  5.1 物理環(huán)境的概念  5.2 一般分析步驟  5.3 在物理分析之間傳遞載荷    5.3.1 兼容的單元類型    5.3.2 可以使用結(jié)果文件類型    5.3.3 瞬態(tài)流體-結(jié)構(gòu)分析  5.4 使用多物理環(huán)境進行載荷傳遞耦合物理分析    5.4.1 網(wǎng)格升級    5.4.2 使用多物理環(huán)境方法重啟動一個分析  5.5 單向載荷傳遞    5.5.1 單向載荷傳遞方法：ANSYS到CFX    5.5.2 單向載荷傳遞方法：CFX到ANSYS第6章  耦合物理電路分析  6.1 電磁-電路分析    6.1.1 2-D電路耦合絞線型線圈    6.1.2 2-D電路耦合塊導(dǎo)體    6.1.3 3-D電路耦合絞線型線圈    6.1.4 3-D電路耦合塊導(dǎo)體    6.1.5 3-D電路耦合源導(dǎo)體    6.1.6 充分利用對稱性    6.1.7 串聯(lián)導(dǎo)體  6.2 電子機械-電路分析  6.3 壓電-電路分析第7章  直接耦合場實例分析  7.1 熱電冷卻器耦合分析    7.1.1 前處理    7.1.2 求解    7.1.3 后處理  7.2 熱電發(fā)電機耦合分析    7.2.1 前處理    7.2.2 求解    7.2.3 后處理  7.3 梁的結(jié)構(gòu)-熱諧波耦合分析    7.3.1 前處理    7.3.2 求解    7.3.3 后處理  7.4 微型驅(qū)動器電熱耦合分析    7.4.1 前處理    7.4.2 求解    7.4.3 后處理  7.5 壓電耦合分析    7.5.1 前處理    7.5.2 驅(qū)動模擬求解    7.5.3 驅(qū)動模擬后處理    7.5.4 感應(yīng)模擬求解    7.5.5 感應(yīng)模擬后處理  7.6 科里奧利效應(yīng)的壓電耦合分析    7.6.1 前處理    7.6.2 求解    7.6.3 后處理  7.7 絕緣彈性體耦合分析    7.7.1 前處理    7.7.2 求解    7.7.3 后處理  7.8 固定梁的靜電一結(jié)構(gòu)耦合分析    7.8.1 前處理    7.8.2 求解    7.8.3 后處理  7.9 壓阻現(xiàn)象耦合分析    7.9.1 前處理    7.9.2 求解    7.9.3 后處理  7.10 梳齒式機電耦合分析    7.10.1 前處理    7.10.2 求解    7.10.3 后處理  7.11 兩個相反電極的內(nèi)力計算    7.11.1 前處理    7.11.2 求解    7.11.3 后處理第8章  多場求解-MFS單碼的耦合實例分析  8.1 厚壁圓筒的熱應(yīng)力分析    8.1.1 前處理    8.1.2 求解    8.1.3 后處理  8.2 靜電驅(qū)動的梁分析    8.2.1 前處理    8.2.2 求解    8.2.3 后處理  8.3 圓鋼坯的感應(yīng)加熱分析    8.3.1 前處理    8.3.2 求解    8.3.3 后處理第9章  載荷傳遞耦合物理場實例分析  9.1 使用間接方法進行熱-應(yīng)力分析實例    9.1.1 前處理(熱分析)    9.1.2 求解(熱分析)    9.1.3 后處理(熱分析)    9.1.4 前處理(結(jié)構(gòu)分析)    9.1.5 求解(結(jié)構(gòu)分析)    9.1.6 后處理(結(jié)構(gòu)分析)  9.2 使用物理環(huán)境方法求解熱一應(yīng)力問題實例    9.2.1 前處理(熱分析)    9.2.2 前處理(結(jié)構(gòu)分析)    9.2.3 求解(熱分析)    9.2.4 后處理(熱分析)    9.2.5 求解(結(jié)構(gòu)分析)    9.2.6 后處理(結(jié)構(gòu)分析)  9.3 使用物理環(huán)境方法進行流-固耦合分析實例    9.3.1 創(chuàng)建整個區(qū)域模型    9.3.2 創(chuàng)建流體物理環(huán)境    9.3.3 創(chuàng)建結(jié)構(gòu)物理環(huán)境    9.3.4 流-固耦合求解    9.3.5 后處理第10章  耦合物理電路模擬實例分析  10.1 機電-電路耦合分析實例    10.1.1 前處理    10.1.2 求解    10.1.3 后處理  10.2 壓電-電路耦合分析實例    10.2.1 靜態(tài)和模態(tài)分析    10.2.2 等效電路瞬態(tài)分析    10.2.3 等效電路諧波分析

章節(jié)摘錄

插圖：（1）選擇一個適用于該分析的耦合場單元（見表2-4）。使用KEYOPT（1）選擇ux、UY、UZ和TEMP單元自由度。（2）確定結(jié)構(gòu)材料特性。1）如果材料為各向同性或正交各向異性，使用MP命令輸入泊松比（PRXY、PRYZ、PRXZ或NUXY、NUYZ、NUXZ）及剪切模量（GXY、GYZ和GXZ）。2）如果材料為各向異性，則使用TB，ANEL命令輸入彈性剛度矩陣。（3）確定熱材料特性。1）使用MP命令確定熱導(dǎo)率（KXX、KYY、KZZ）。2）為了考慮熱瞬態(tài)效應(yīng)，可使用MP命令確定質(zhì)量密度（DENS）和比熱容（c）或焓（ENTH）。（4）使用MP命令確定熱膨脹系數(shù)（ALPX、AI,PY、ALPZ）、熱應(yīng)變（THSX、THSY、THSZ）或熱膨脹瞬時系數(shù)（CTEX、CTEY、CTEZ）。（5）使用TREF命令確定熱應(yīng)力計算時的參考溫度。（6）施加結(jié)構(gòu)和熱載荷。（7）下面兩點僅適用于PLANE223、SOtID226或SOL1D227單元：1）如果進行穩(wěn)態(tài)或全瞬態(tài)分析，可以使用KEYOPT（2）選擇強的（矩陣）或弱的（載荷矢量）結(jié)構(gòu)熱耦合。強耦合產(chǎn)生一個非對稱矩陣。在線性分析中，一次迭代就可以得到強耦合響應(yīng)；弱耦合產(chǎn)生一個對稱矩陣，并且需要至少兩次迭代才能得到一個耦合響應(yīng)。對于具有這些單元的全諧波分析，只有強結(jié)構(gòu)一熱耦合適用于該分析。2）在動力分析中，這些單元支持壓熱效應(yīng)。關(guān)于壓熱效應(yīng)計算時的輸入需要注意以下幾點：（1）彈性系數(shù)被認(rèn)為是等溫系數(shù)，而不是絕熱系數(shù)。（2）比熱假設(shè)為恒定壓力（或恒定應(yīng)力）下的比熱容，并能自動轉(zhuǎn)換到恒定容積（或恒定應(yīng)力）下的比熱容。

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