PLANE75 單元 說(shuō)明PLANE75用作軸對(duì)稱環(huán)單元，具有 3 維熱傳導(dǎo)能力。本單元有 4 個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)自由度 – 溫度 TEMP。本單元是軸對(duì)稱單元 PLANE55 的推廣 – 允許非軸對(duì)稱載荷。不
PLANE75 單元 說(shuō)明
PLANE75用作軸對(duì)稱環(huán)單元，具有 3 維熱傳導(dǎo)能力。本單元有 4 個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)自由度 – 溫度 TEMP。本單元是軸對(duì)稱單元 PLANE55 的推廣 – 允許非軸對(duì)稱載荷。不同載荷情況在 剪切變形 (有非對(duì)稱載荷的軸對(duì)稱單元 ?) 中說(shuō)明。
本單元可以用于 2 維、軸對(duì)稱、穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)熱分析。關(guān)于本單元的更多細(xì)節(jié)見(jiàn) ANSYS 公司理論手冊(cè) 中的 PLANE75。如果含有本單元的模型也進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，需要用等價(jià)的結(jié)構(gòu)單元 (如 PLANE25) 替代本單元。類似的，有中間節(jié)點(diǎn)的單元是 PLANE78。
圖 75.1 PLANE75 單元幾何
PLANE75 輸入數(shù)據(jù)
在圖 75.1: "PLANE75 單元幾何" 中給出了這一軸對(duì)稱熱實(shí)體單元的幾何形狀，節(jié)點(diǎn)位置和坐標(biāo)系。輸入數(shù)據(jù)與 PLANE55 單元基本相同，見(jiàn) "PLANE55 Input Data"。本單元的輸入數(shù)據(jù)還包括諧波數(shù) (MODE) 和對(duì)稱條件 (ISYM)，用 MODE 命令輸入。如果 MODE = 0 且 ISYM = 1，本單元與軸對(duì)稱情況的 PLANE55類似。MODE 和 ISYM 參數(shù)說(shuō)明了溫度分布的類型，并在剪切變形 (有非對(duì)稱載荷的軸對(duì)稱單元 ?) 中討論。
單元載荷在 "節(jié)點(diǎn)和單元載荷" 中說(shuō)明。諧波變化的對(duì)流換熱或熱流密度 (二者不能同時(shí)) 可以作為單元邊界上的面載荷輸入，如圖 75.1: "PLANE75 單元幾何" 中帶圓圈數(shù)字所示。諧波變化的生熱率可以作為單元節(jié)點(diǎn)上的體載荷輸入。如果輸入了節(jié)點(diǎn) I 處的生熱率HG(I),但未給出其它節(jié)點(diǎn)處的生熱率，則默認(rèn)等于 HG(I)。
在 "PLANE75 輸入?yún)R總"中給出了本單元輸入數(shù)據(jù)的匯總。關(guān)于本單元輸入數(shù)據(jù)的一般說(shuō)明，見(jiàn) "單元輸入"。
PLANE75 輸入?yún)R總
節(jié)點(diǎn)
I, J, K, L
自由度
TEMP
實(shí)常數(shù)
無(wú)
材料性能
KXX, KYY, KZZ, DENS, C, ENTH
面載荷
對(duì)流換熱 -
邊 1 (J-I), 邊2 (K-J), 邊3 (L-K), 邊4 (I-L)
熱流密度 -
邊 1 (J-I), 邊2 (K-J), 邊3 (L-K), 邊4 (I-L)
體載荷
生熱率 - HG(I), HG(J), HG(K), HG(L)
諧波數(shù) – 由 MODE 命令輸入
載荷條件
由 MODE 命令 ISYM 選項(xiàng)輸入
1 – 對(duì)稱載荷
-1 – 反對(duì)稱載荷
求解能力
生死單元
關(guān)鍵選項(xiàng)
無(wú)
PLANE75 輸出數(shù)據(jù)
與單元有關(guān)的結(jié)果輸出有兩種形式：
? 包括在整個(gè)節(jié)點(diǎn)解中的節(jié)點(diǎn)溫度。
? 附加的單元輸出，見(jiàn) 表 75.1 "PLANE75 單元輸出定義"。
對(duì)流熱流以流出單元為正。施加的熱流以流入單元為正。單元輸出的方向平行于單元坐標(biāo)系。側(cè)面面積和熱流密度都是對(duì)整個(gè) 360°圓周的。關(guān)于諧波單元的更多信息見(jiàn) 有非軸對(duì)稱載荷的軸對(duì)稱單元。在 "結(jié)果輸出" 中給出了對(duì)于結(jié)果輸出的一般說(shuō)明。查看的方法見(jiàn) "ANSYS 基本分析指南"。
單元輸出定義表使用如下標(biāo)記:
在名稱列中的冒號(hào) (：) 表示該項(xiàng)可以用分量名方法 [ETABLE, ESOL] 處理；O 列表示該項(xiàng)可用于 Jobname.OUT 文件；R 列表示該項(xiàng)可用于結(jié)果文件。
無(wú)論 O列或 R 列，Y 表示該項(xiàng)總是可用的，數(shù)字表示表的一個(gè)注解,其中說(shuō)明了使用該項(xiàng)的條件；而減號(hào) "-" 表示該項(xiàng)不可用。
表 75.1 PLANE75 單元輸出定義
名稱
定 義
O
R
EL
單元號(hào)
Y
Y
NODES
節(jié)點(diǎn)- I, J, K, L
Y
Y
MAT
材料號(hào)
Y
Y
VOLU
體積
Y
Y
XC,YC
結(jié)果輸出點(diǎn)位置
Y
3
HGEN
生熱率HG(I), HG(J), HG(K), HG(L)
Y
-
MODE
載荷諧波數(shù)
Y
-
TG:X, Y, SUM, Z
單元中心處的溫度梯度分量和矢量和 (X 和 Y)
1
1
TF:X, Y, SUM
單元中心處的熱流密度 (熱流率/截面積) 分量和矢量和 (X 和 Y)
1
1
FACE
側(cè)面標(biāo)記
2
-
NODES
側(cè)面節(jié)點(diǎn)
2
-
AREA
側(cè)面面積
2
2
TAVG, TBULK
兩端節(jié)點(diǎn)溫度平均值，液體介質(zhì)溫度，都在峰值點(diǎn)計(jì)算
2
2
HEAT RATE
由對(duì)流產(chǎn)生的穿過(guò)邊界的熱流率
2
2
HEAT RATE/AREA
由對(duì)流產(chǎn)生的穿過(guò)邊界的單位面積熱流率
2
-
HFAVG
邊界的平均膜系數(shù)
-
2
TBAVG
邊界的平均介質(zhì)溫度
-
2
HFLXAVG
由輸入熱流產(chǎn)生的穿過(guò)邊界的單位面積熱流率
-
2
HFLUX
邊界各節(jié)點(diǎn)的熱流密度
2
-
注解：
1 梯度和熱流峰值所在角度為 THETA = 0 和 THETA = 90 ÷ MODE；
2 僅在有面載荷輸入時(shí)輸出；
3 僅用于 *GET 命令，給出單元中心處結(jié)果。
表 75.2 "PLANE75 輸出項(xiàng)和序列號(hào)" 列出了可以通過(guò) ETABLE 命令,采用序列號(hào)方法輸出的內(nèi)容列表。更多信息見(jiàn)"ANSYS 基本分析指南" 中 一般后處理 (POST1) 部分和本手冊(cè)中關(guān)于 "輸出項(xiàng)和序列號(hào)表"部分。在 表 75.2 "PLANE75 輸出項(xiàng)和序列號(hào)" 中使用如下標(biāo)識(shí)符：
Name
與表 75.1: "PLANE75 單元輸出定義" 中相同定義的輸出量；
Item
用于 ETABLE 命令的預(yù)先定義的輸出項(xiàng)；
FCn
單元第 n 條邊輸出項(xiàng)的序列號(hào)。
表 75.2 PLANE75 輸出項(xiàng)和序列號(hào)
輸出量名稱
ETABLE 和 ESOL 命令輸入
Item
FC1
FC2
FC3
FC4
AREA
NMISC
1
7
13
19
HFAVG
NMISC
2
8
14
20
TAVG
NMISC
3
9
15
21
TBAVG
NMISC
4
10
16
22
HEAT RATE
NMISC
5
11
17
23
HFLXAVG
NMISC
6
12
18
24
PLANE75 假設(shè)和限制
· 單元的面積必須非負(fù)和非零；
· 對(duì)于軸對(duì)稱問(wèn)題，本單元必須位于總體坐標(biāo)的X-Y 平面中，總體 Y 軸必須是對(duì)稱軸，如 圖 75.1 "PLANE75 單元幾何" 所示。
· 軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)必須在 +X 象限中建模；
· 如果定義節(jié)點(diǎn)號(hào) K 和 L 相同，可以形成三角形單元 (見(jiàn) "三角形、金字塔形和四面體單元")；
·如果將這一熱單元替換為有表面應(yīng)力的結(jié)構(gòu)單元 (PLANE25)，本熱單元的方向應(yīng)該使 IJ 邊 ( 以及KL 邊 – 如果節(jié)點(diǎn) K 和 L 不相同) 為自由表面。
·單元的自由表面(既不與其它單元相鄰，又沒(méi)有邊界約束) 假設(shè)為絕熱的；
·具有較小的積分時(shí)間步長(zhǎng)和嚴(yán)重的表面熱梯度的瞬態(tài)熱問(wèn)題要求該表面劃分精細(xì)的網(wǎng)格。
·假定溫度相關(guān)材料特性(包括膜系數(shù))是軸對(duì)稱的，即使溫度是諧波分布。
·如果 MODE = 0，材料特性按上一子步得到的溫度進(jìn)行計(jì)算 (或?qū)Φ谝徊?，?TUNIF 計(jì)算)；
·如果 MODE > 0，材料特性按上一MODE = 0 子步得到的溫度進(jìn)行計(jì)算；如果不存在 MODE = 0 的子步，則按零角度的溫度計(jì)算。 |
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