PLANE75 單元 說明PLANE75用作軸對稱環單元，具有 3 維熱傳導能力。本單元有 4 個節點，每個節點只有一個自由度 – 溫度 TEMP。本單元是軸對稱單元 PLANE55 的推廣 – 允許非軸對稱載荷。不
PLANE75 單元 說明
PLANE75用作軸對稱環單元，具有 3 維熱傳導能力。本單元有 4 個節點，每個節點只有一個自由度 – 溫度 TEMP。本單元是軸對稱單元 PLANE55 的推廣 – 允許非軸對稱載荷。不同載荷情況在 剪切變形 (有非對稱載荷的軸對稱單元 ?) 中說明。
本單元可以用于 2 維、軸對稱、穩態或瞬態熱分析。關于本單元的更多細節見 ANSYS 公司理論手冊 中的 PLANE75。如果含有本單元的模型也進行結構分析，需要用等價的結構單元 (如 PLANE25) 替代本單元。類似的，有中間節點的單元是 PLANE78。
圖 75.1 PLANE75 單元幾何
PLANE75 輸入數據
在圖 75.1: "PLANE75 單元幾何" 中給出了這一軸對稱熱實體單元的幾何形狀，節點位置和坐標系。輸入數據與 PLANE55 單元基本相同，見 "PLANE55 Input Data"。本單元的輸入數據還包括諧波數 (MODE) 和對稱條件 (ISYM)，用 MODE 命令輸入。如果 MODE = 0 且 ISYM = 1，本單元與軸對稱情況的 PLANE55類似。MODE 和 ISYM 參數說明了溫度分布的類型，并在剪切變形 (有非對稱載荷的軸對稱單元 ?) 中討論。
單元載荷在 "節點和單元載荷" 中說明。諧波變化的對流換熱或熱流密度 (二者不能同時) 可以作為單元邊界上的面載荷輸入，如圖 75.1: "PLANE75 單元幾何" 中帶圓圈數字所示。諧波變化的生熱率可以作為單元節點上的體載荷輸入。如果輸入了節點 I 處的生熱率HG(I),但未給出其它節點處的生熱率，則默認等于 HG(I)。
在 "PLANE75 輸入匯總"中給出了本單元輸入數據的匯總。關于本單元輸入數據的一般說明，見 "單元輸入"。
PLANE75 輸入匯總
節點
I, J, K, L
自由度
TEMP
實常數
無
材料性能
KXX, KYY, KZZ, DENS, C, ENTH
面載荷
對流換熱 -
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 – 由 MODE 命令輸入
載荷條件
由 MODE 命令 ISYM 選項輸入
1 – 對稱載荷
-1 – 反對稱載荷
求解能力
生死單元
關鍵選項
無
PLANE75 輸出數據
與單元有關的結果輸出有兩種形式：
? 包括在整個節點解中的節點溫度。
? 附加的單元輸出，見 表 75.1 "PLANE75 單元輸出定義"。
對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系。側面面積和熱流密度都是對整個 360°圓周的。關于諧波單元的更多信息見 有非軸對稱載荷的軸對稱單元。在 "結果輸出" 中給出了對于結果輸出的一般說明。查看的方法見 "ANSYS 基本分析指南"。
單元輸出定義表使用如下標記:
在名稱列中的冒號 (：) 表示該項可以用分量名方法 [ETABLE, ESOL] 處理；O 列表示該項可用于 Jobname.OUT 文件；R 列表示該項可用于結果文件。
無論 O列或 R 列，Y 表示該項總是可用的，數字表示表的一個注解,其中說明了使用該項的條件；而減號 "-" 表示該項不可用。
表 75.1 PLANE75 單元輸出定義
名稱
定 義
O
R
EL
單元號
Y
Y
NODES
節點- I, J, K, L
Y
Y
MAT
材料號
Y
Y
VOLU
體積
Y
Y
XC,YC
結果輸出點位置
Y
3
HGEN
生熱率HG(I), HG(J), HG(K), HG(L)
Y
-
MODE
載荷諧波數
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
側面標記
2
-
NODES
側面節點
2
-
AREA
側面面積
2
2
TAVG, TBULK
兩端節點溫度平均值，液體介質溫度，都在峰值點計算
2
2
HEAT RATE
由對流產生的穿過邊界的熱流率
2
2
HEAT RATE/AREA
由對流產生的穿過邊界的單位面積熱流率
2
-
HFAVG
邊界的平均膜系數
-
2
TBAVG
邊界的平均介質溫度
-
2
HFLXAVG
由輸入熱流產生的穿過邊界的單位面積熱流率
-
2
HFLUX
邊界各節點的熱流密度
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輸出；
3 僅用于 *GET 命令，給出單元中心處結果。
表 75.2 "PLANE75 輸出項和序列號" 列出了可以通過 ETABLE 命令,采用序列號方法輸出的內容列表。更多信息見"ANSYS 基本分析指南" 中 一般后處理 (POST1) 部分和本手冊中關于 "輸出項和序列號表"部分。在 表 75.2 "PLANE75 輸出項和序列號" 中使用如下標識符：
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 命令的預先定義的輸出項；
FCn
單元第 n 條邊輸出項的序列號。
表 75.2 PLANE75 輸出項和序列號
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 假設和限制
· 單元的面積必須非負和非零；
· 對于軸對稱問題，本單元必須位于總體坐標的X-Y 平面中，總體 Y 軸必須是對稱軸，如 圖 75.1 "PLANE75 單元幾何" 所示。
· 軸對稱結構必須在 +X 象限中建模；
· 如果定義節點號 K 和 L 相同，可以形成三角形單元 (見 "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力的結構單元 (PLANE25)，本熱單元的方向應該使 IJ 邊 ( 以及KL 邊 – 如果節點 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，又沒有邊界約束) 假設為絕熱的；
·具有較小的積分時間步長和嚴重的表面熱梯度的瞬態熱問題要求該表面劃分精細的網格。
·假定溫度相關材料特性(包括膜系數)是軸對稱的，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行計算 (或對第一步，按 TUNIF 計算)；
·如果 MODE > 0，材料特性按上一MODE = 0 子步得到的溫度進行計算；如果不存在 MODE = 0 的子步，則按零角度的溫度計算。 |
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總部李老師
