Ansys workbench中瞬态热应力分析的两种方法

顺序耦合分析的思路是，先进行瞬态温度场分析，再将一系列时间下的温度场结果作为输入条件施加到结构上进行热应力分析。

顺序耦合分析流程

第一步：瞬态温度场分析

瞬态温度场分析中的温度边界输入，总分析时间5s，内壁温度从22℃变化到100℃。

瞬态温度场分析中的分析设置。总分析时长5s，按固定时间步长为0.1s进行分析。

第5s时刻温度分布云图

最大、最小温度值随时间变化曲线

瞬态温度结果导入

第5s时刻热应力分布云图

最大、最小热应力值随时间变化曲线

Ansys workbench中提供了温度场分析和结构应力分析直接耦合的功能，模块名称为Coupled Field Transient。

直接耦合模块

在直接耦合模块中，温度边界和结构分析边界同时设置，同时进行分析。

在初始物理场设置“Initial Physics Options”中设置初始温度。

初始温度设置

在分析设置“Analysis Settings”中设置分析步。

分析步设置

在物理区域“Physics Region”中指定开启结构分析“Structural”和热分析“Thermal”。

物理区域指定

设置温度边界，内壁温度从从22℃变化到100℃。

随时间变化的温度边界

第5s时刻的温度分布云图

最大、最小温度值随时间变化曲线

第5s时刻的热应力分布云图

最大、最小热应力值随时间变化曲线

以上两种方法均可以进行瞬态热应力分析，顺序耦合方法需要分别进行边界设置和分析，而直接耦合分析可以在同一界面下同时进行边界设置和分析。顺序耦合分析花费总时间为91s（温度场分析12s，热应力分析79s），直接耦合分析花费总时间为256s。

从以上结果也可以看出，两种方法得到的热应力结果也略有差别，顺序耦合分析最大热应力为204.11MPa，直接耦合分析最大热应力为203.59MPa。