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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 仿真模拟 » ANSYS & ABAQUS » ANSYS热分析时热量传递不到相邻的单元内，求教大家是什么原因
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luoyehsw

铁虫 (初入文坛)

[交流] ANSYS热分析时热量传递不到相邻的单元内，求教大家是什么原因 已有1人参与

仿真条件如下图1所示，模型为长方体，单元类型为Solid 70，初始温度为172，在上表面施加移动的热源，对模型进行加热，分析其温度场，计算结果如图2所示
ANSYS热分析时热量传递不到相邻的单元内，求教大家是什么原因
图1
ANSYS热分析时热量传递不到相邻的单元内，求教大家是什么原因-1
图2
发现沿着深度方向，热量只能从一个单元的上层节点传递到本单元下层节点，但从该单元的下层节点就无法传递到与其相邻的其他单元了

对模型用不同的网格划分，其他条件不变，各次仿真温度沿深度方向的变化如下所示
0.1mm网格划分：温度升高刚好从0.1mm处开始，0.01mm之后，也就是除上表面的第一层单元以外的单元，温度均是初始温度
而在0到0.01mm之间，也就是在直接被热源作用的单元间，温度则是均匀地从最高温度降低到初始温度（172度），说明温度没有传导到下一层的单元
ANSYS热分析时热量传递不到相邻的单元内，求教大家是什么原因-2

按其他网格大小进行划分，情况均类似
0.05mm网格划分：温度升高刚好从0.05mm处开始
ANSYS热分析时热量传递不到相邻的单元内，求教大家是什么原因-3

0.025mm网格划分：温度升高刚好从0.025mm处开始
ANSYS热分析时热量传递不到相邻的单元内，求教大家是什么原因-4

温度为什么会传导不到下一层单元？卡在这个问题上好几周了，各位大侠求指点迷津，感激不尽~
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1楼 2017-04-06 13:11:03
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shgao20

专家顾问 (职业作家)
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把有问题的模型传上来，帮你分析一下。
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2楼2017-04-07 08:35:45
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luoyehsw

铁虫 (初入文坛)
引用回帖:
2楼: Originally posted by shgao20 at 2017-04-07 08:35:45
把有问题的模型传上来，帮你分析一下。

不知道怎么上传模型，我把我的命令流贴上来吧，命令流文件在最后可以直接下载
非常感谢~~

**********************************************************
finish  
/clear
/filname,esize_debug  
/title,selective laser sintering

/prep7
/unit,si
et,1,solid70
!****材料属性设置****  
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,DENS,1,,445  !粉末密度445 kg/m3
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,C,1,,2660    ! 比热容：2660J/（kg·K）
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,KXX,1,, 0.111  ! 热导率：0.111W/（m·K）
!*******************

!****模型几何参数设置****
length=5e-3    !长5mm
width=1e-3     !宽1mm
height=0.5e-3  !高0.5mm
!**********************

block,0, length,0, width,0, height  

esize,0.1e-3   
vmesh,all


!****在上表面建立表面效应单元，用于加载对流载荷（GUI操作）******
!*  
ET,2,SURF152
!*  
KEYOPT,2,1,0
KEYOPT,2,2,0
KEYOPT,2,3,0
KEYOPT,2,4,1
KEYOPT,2,5,0
KEYOPT,2,6,0
KEYOPT,2,7,0
KEYOPT,2,8,4
KEYOPT,2,9,0
!*  

!*  
TYPE,   2   
MAT,       1
REAL,   
ESYS,       0   
SECNUM,
TSHAP,LINE  
!*  

ASEL,S, , ,       2
NSLA,S,1
!*  
ESURF,0
!*   
ESEL,S,TYPE,,2
!*  
SFE,ALL,1,CONV, ,25
SFE,ALL,1,CONV,2,172
  
!*  

!*************************

ALLSEL,ALL

TUNIF,172
FINISH

/SOL
PI=3.1415926
!****激光参数设置****
P=12          !功率为12W
w0=0.15e-3  !光斑半径为0.15mm
v=3.5    !激光扫描速度为3.5m/s
d=0.12e-3   !激光扫描间距为0.12mm
!**********************

! ****瞬态求解参数设置****
lstep=0.1e-3 !扫描步长为0.1mm
time_step=lstep/v !载荷步时间大小

ANTYPE,4   !定义新分析
TRNOPT,FULL
TOFFST,273, !定义摄氏度的温度偏移量
!*  
TIMINT,1  !打开时间积分选项进行瞬态分析
TINTP, ,0.25250625,0.505, , , , !这条语句是GUI附送的，不知道有没有问题
!*  
!************************

OUTRES,ERASE
OUTRES,ALL,1

my_time=0    !定义一个时间变量
XX=0.5e-3    !XX,YY用于定义高斯光束能量公式中的局部坐标的原点
YY=0
!**** 高斯光束能量公式定义（GUI方式自动生成）****
!****GAUSS=2*P/(PI*(w0)^2)*exp(-2*({X}^2+{Y}^2)/(w0)^2)****
LOCAL,11,0,XX,YY,height  !定义局部坐标系11
*DEL,_FNCNAME   
*DEL,_FNCMTID   
*DEL,_FNC_C1
*DEL,_FNC_C2
*DEL,_FNCCSYS   
*SET,_FNCNAME,'GAUSS'   
*DIM,_FNC_C1,,1
*DIM,_FNC_C2,,1
*SET,_FNC_C1(1),P  !
*SET,_FNC_C2(1),w0  !
*SET,_FNCCSYS,11  !将方程坐标系设定为自己定义的局部坐标系
! /INPUT,GAUSS.func,,,1
*DIM,%_FNCNAME%,TABLE,6,24,1,,,,%_FNCCSYS%  
!   
! Begin of equation: 2*P/(PI*(w0)^2)*exp(-2*({X}^2+{Y}^2)/(w0)^2)   
*SET,%_FNCNAME%(0,0,1), 0.0, -999   
*SET,%_FNCNAME%(2,0,1), 0.0
*SET,%_FNCNAME%(3,0,1), %_FNC_C1(1)%
*SET,%_FNCNAME%(4,0,1), %_FNC_C2(1)%
*SET,%_FNCNAME%(5,0,1), 0.0
*SET,%_FNCNAME%(6,0,1), 0.0
*SET,%_FNCNAME%(0,1,1), 1.0, -1, 0, 2, 0, 0, 17
*SET,%_FNCNAME%(0,2,1), 0.0, -2, 0, 1, -1, 3, 17
*SET,%_FNCNAME%(0,3,1),   0, -1, 0, 2, 0, 0, 18
*SET,%_FNCNAME%(0,4,1), 0.0, -3, 0, 1, 18, 17, -1   
*SET,%_FNCNAME%(0,5,1), 0.0, -1, 0, 3.14159265358979310, 0, 0, -3   
*SET,%_FNCNAME%(0,6,1), 0.0, -4, 0, 1, -1, 3, -3
*SET,%_FNCNAME%(0,7,1), 0.0, -1, 0, 1, -2, 4, -4
*SET,%_FNCNAME%(0,8,1), 0.0, -2, 0, 0, 0, 0, 0  
*SET,%_FNCNAME%(0,9,1), 0.0, -3, 0, 1, 0, 0, -2
*SET,%_FNCNAME%(0,10,1), 0.0, -4, 0, 1, -2, 2, -3   
*SET,%_FNCNAME%(0,11,1), 0.0, -2, 0, 2, 0, 0, -4
*SET,%_FNCNAME%(0,12,1), 0.0, -3, 0, 1, -4, 3, -2   
*SET,%_FNCNAME%(0,13,1), 0.0, -2, 0, 2, 0, 0, 2
*SET,%_FNCNAME%(0,14,1), 0.0, -4, 0, 1, 2, 17, -2   
*SET,%_FNCNAME%(0,15,1), 0.0, -2, 0, 2, 0, 0, 3
*SET,%_FNCNAME%(0,16,1), 0.0, -5, 0, 1, 3, 17, -2   
*SET,%_FNCNAME%(0,17,1), 0.0, -2, 0, 1, -4, 1, -5   
*SET,%_FNCNAME%(0,18,1), 0.0, -4, 0, 1, -3, 3, -2   
*SET,%_FNCNAME%(0,19,1), 0.0, -2, 0, 2, 0, 0, 18
*SET,%_FNCNAME%(0,20,1), 0.0, -3, 0, 1, 18, 17, -2  
*SET,%_FNCNAME%(0,21,1), 0.0, -2, 0, 1, -4, 4, -3   
*SET,%_FNCNAME%(0,22,1), 0.0, -2, 7, 1, -2, 0, 0
*SET,%_FNCNAME%(0,23,1), 0.0, -3, 0, 1, -1, 3, -2   
*SET,%_FNCNAME%(0,24,1), 0.0, 99, 0, 1, -3, 0, 0
! End of equation: 2*P/(PI*(w0)^2)*exp(-2*({X}^2+{Y}^2)/(w0)^2)
!-->
!*************************************************

!******高斯热源沿x方向移动并求解的程序***************
*IF,XX,EQ, 0.5e-3,THEN              
*DO,i, 0,10,1          !每循环一次高斯热源沿x正向移动lstep的距离
LOCAL,11,0,XX,YY,height
!****每个载荷步的求解参数设置****
my_time=my_time+time_step
TIME,my_time
AUTOTS,1
DELTIM,time_step/100, time_step/200, time_step/10,1   
KBC,1   
!*  
TSRES,ERASE
!*
!********************************
!****加载****
FLST,2,1,5,ORDE,1   
FITEM,2,2   
/GO
!*  
SFA,P51X,1,HFLUX,%GAUSS%
!*************
!****求解，完成后删除载荷****
ALLSEL,ALL
!save
SOLVE
SFADELE,2,1,HFLUX
!****************************
XX=XX+lstep
*ENDDO

!****显示结果****
FINISH  
/POST1  
!*  
/EFACET,1   
PLNSOL, TEMP,, 0
!********************
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3楼2017-04-07 10:32:58
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shgao20

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材料的导热率 0.111 W/(m*K) 实在太小了。如果确实如此，热量是难以传送到内部去的。
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luoyehsw
4楼2017-04-08 08:20:00
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luoyehsw

铁虫 (初入文坛)
送红花一朵
引用回帖:
4楼: Originally posted by shgao20 at 2017-04-08 08:20:00
材料的导热率 0.111 W/(m*K) 实在太小了。如果确实如此，热量是难以传送到内部去的。

非常感谢您的回复！仿真材料的导热系数确实是这么小的，对于这种低导热系数的仿真有没有什么特殊的处理方法呢
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5楼2017-04-10 10:20:30
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shgao20

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引用回帖:
5楼: Originally posted by luoyehsw at 2017-04-10 10:20:30
非常感谢您的回复！仿真材料的导热系数确实是这么小的，对于这种低导热系数的仿真有没有什么特殊的处理方法呢...

这么小的导热系数几乎是绝热材料了，所以热量传不进去。
  只要材料数据无误，分析上并没有特殊要求。不过，如果结构中存在导热系数较大的零件 (比如使用螺钉将绝热材料与内部材料连接到一起)，那么建模时不能轻易忽略。
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6楼2017-04-11 07:59:50
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shgao20

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小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
请教一下，导热系数 0.111 W/(m*K) 的是什么材料？我们的产品上想要找类似的材料，一直找不到。
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7楼2017-04-11 08:08:41
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luoyehsw

铁虫 (初入文坛)
引用回帖:
7楼: Originally posted by shgao20 at 2017-04-11 08:08:41
请教一下，导热系数 0.111 W/(m*K) 的是什么材料？我们的产品上想要找类似的材料，一直找不到。

是尼龙12（PA12），导热系数是用的文献上的数值。
文献已附在后面~
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8楼2017-04-11 14:04:14
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