ansys耦合場(chǎng)分析指南

《ansys耦合場(chǎng)分析指南》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、ANSYS耦合場(chǎng)分析指南第一章耦合場(chǎng)分析1.1耦合場(chǎng)分析的定義耦合場(chǎng)分析是指考慮了兩個(gè)或多個(gè)工程物理場(chǎng)之間相互作用的分析。例如壓電分析，考慮結(jié)構(gòu)和電場(chǎng)間的相互作用：求解由施加位移造成的電壓分布或相反過程。其它耦合場(chǎng)分析的例子有熱－應(yīng)力分析，熱－電分析，流體－結(jié)構(gòu)分析。需要進(jìn)行耦合場(chǎng)分析的工程應(yīng)用有壓力容器（熱－應(yīng)力分析），流體流動(dòng)的壓縮（流體結(jié)構(gòu)分析），感應(yīng)加熱（磁－熱分析），超聲波換能器（壓電分析）以及磁體成形（磁－結(jié)構(gòu)分析），以及微電機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）等。1.2耦合場(chǎng)分析的類型耦合場(chǎng)分析的過程依賴于所耦合的物理場(chǎng)，但明顯可以可分為兩類：順序耦合和直接耦合。1.2.1順序耦合方法順序耦合方

2、法包括兩個(gè)或多個(gè)按一定順序排列的分析，每一種屬于不同物理場(chǎng)的分析。通過將前一個(gè)分析的結(jié)果作為載荷施加到第二個(gè)分析中的方式進(jìn)行耦合。典型的例子是熱－應(yīng)力順序耦合分析，熱分析中得到節(jié)點(diǎn)溫度作為“體載荷”施加到隨后的應(yīng)力分析中去。1.2.2直接耦合方法直接耦合方法一般只涉及到一次分析，利用包括所有必要自由度的耦合場(chǎng)類型單元。通過計(jì)算包含所需物理量的單元矩陣或載荷向量的方式進(jìn)行耦合。例如使用了SOLID5、PLANE13或SOLID98單元的壓電分析。另外的例子如利用TRANS126單元的MEMS分析。1.2.3直接法與順序法的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)于耦合情況的相互作用非線性程度不是很高的情況，順序耦合法更有效，

3、也更靈活。因?yàn)閮蓚€(gè)分析之間是相對(duì)獨(dú)立的。例如在熱應(yīng)力順序耦合分析中，可以先進(jìn)行非線性瞬態(tài)熱分析，然后再進(jìn)行線性靜力分析?？梢詫⑺矐B(tài)熱分析中任一載荷步或時(shí)間點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)溫度作為載荷施加到應(yīng)力分析中。順序耦合可以是不同物理場(chǎng)之間交替進(jìn)行執(zhí)行，直到收斂到一定精度為止。當(dāng)耦合場(chǎng)之間的相互作用是高度非線性的，直接耦合具有優(yōu)勢(shì)。它使用耦合變量一次求解得到結(jié)果。直接耦合的例子有壓電分析，流體流動(dòng)的共軛傳熱分析，電路－電磁分析。這些分析中使用了特殊的耦合單元直接求解耦合場(chǎng)間的相互作用。參見本手冊(cè)中第五章關(guān)于聲學(xué)的更多信息。參見《ANSYSBasicAnalysisGuide》中關(guān)于加載的更多信息。1.3單位制在A

4、NSYS中應(yīng)確保你所輸入所有數(shù)據(jù)單位制的統(tǒng)一?？梢允褂萌魏螁挝恢?。對(duì)電磁場(chǎng)分析，參見《ANSYSCommandsReference》中EMUNIT命令對(duì)于自由空間中磁導(dǎo)率和介電常數(shù)設(shè)定的更多信息。對(duì)微電機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），用更合適的單位制建立模型會(huì)更加方便，因?yàn)镸EMS部件通常大小為幾微米。為方便，表1-1到1-8列出從標(biāo)準(zhǔn)的MKS轉(zhuǎn)換到μMKSV及μMSVfA及的轉(zhuǎn)換系數(shù)。表1-1力學(xué)從MKS到uMKSV的轉(zhuǎn)換系數(shù)力學(xué)參數(shù)MKS單位量綱乘以此數(shù)獲得μMKSv單位量綱長(zhǎng)度mm106μmμm力N(kg)(m)/(s)2106μN(yùn)(kg)(μm)/(s)2時(shí)間ss1ss質(zhì)量kgkg1kgkg壓力

5、Pa(kg)/(m)(s)210-6MPa(kg)/(μm)(s)2速度m/sm/s106μm/sμm/s加速度m/(s)2m/(s)2106μm/(s)2μm/(s)2密度kg/(m)3kg/(m)310-18kg/(μm)3kg/(μm)3應(yīng)力Pakg/(m)(s)210-6MPakg/(μm)(s)2楊氏模量Pakg/(m)(s)210-6MPakg/(μm)(s)2功率W(kg)(m)2/(s)31012pW(kg)(μm)2/(s)3表1-2熱學(xué)從MKS到uMKSV的轉(zhuǎn)換系數(shù)熱參數(shù)MKS單位量綱乘以此數(shù)獲得μMKSv單位量綱導(dǎo)熱系數(shù)W/m°K(kg)(m)/°(K)(s)3106pW

6、/(μm)(°K)(kg)(μm)/(°K)(s)3熱通量W/(m)2kg/(s)31pW/(μm)2kg/(s)3比熱J/(kg)(°K)(m)2/(K°)(s)21012pJ/(kg)(°K)(μm)2/(°K)(s)2熱流W(kg)(m)2/(s)31012pW(kg)(μm)2/(s)3單位體積的熱生成W/m3(kg)/(m)(s)310-6pW/(μm)3kg/(μm)(s)3對(duì)流系數(shù)W/(m)2°Kkg/(s)21pW/(μm)2°Kkg/(s)2動(dòng)力粘度kg/(m)(s)Kg/(m)(s)10-6kg/(μm)(s)kg/(μm)(s)(m)2/s(m)2/s10(μm)2/s(

7、μm)2/s運(yùn)動(dòng)粘度12表1-3電學(xué)從MKS到uMKSV的轉(zhuǎn)換系數(shù)電學(xué)參數(shù)MKS單位量綱乘以此數(shù)獲得μMKSv單位量綱電流AA1012pApA電壓V(kg)(m)2/(A)(s)31V(kg)(μm)2/(pA)(s)3電荷C(A)(s)1012pC(pA)(s)電導(dǎo)率S/m(A)2(s)3/(kg)(m)3106pS/μm(pA)2(s)3/(kg)(μm)3電阻率Ωm(Kg)(m3/(A)2(