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20CrMnMo是什么材料？【化学成分】
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所属行业：合结钢
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（1）20Mn2：用于制造截面较小（直径不大于50mm）的零件，可代替20Cr钢。常用于制造渗碳小齿轮、小轴；要求不高的活塞销、十籽销头、柴油机套筒、汽门顶杆等；也可用作调质钢，如制造冷镦螺栓。 &&&& （2）30Mn2：用作小截面重要紧固件（经调质处理），通常可用于制造汽车、拖拉机及一般机械的车架纵梁、变速箱齿轮、轴、冷镦螺栓及较大截面的调质件；在矿山机械制造中，可用于制造要求心部强度较高的渗碳件，如起重机的后轴和轴颈等。 &&&& （3）35Mn2：用作连杆、心轴、曲轴、半轴、操纵杆、风机配件、直径小于15mm的冷镦各种重要螺栓等承受较高应力的机械零件。在制造小截面（直径小于20mm）零件时，可代替40Cr钢。 &&&& （4）40Mn2：用于制造午载荷条件下工作的零件，如轴、半轴、曲轴、活塞杆、蜗杆、操纵杆、杠杆、连杆。有载荷的螺栓、螺钉、加固环、弹簧等，以及其他需要调质的零件。在制造小截面（直径小于40mm）零件时，与40Cr钢相近。 &&&& （5）45Mn2：用于制造在较高应力与磨损条件下工作的零件，在直径小于60mm时，性能与40Cr钢相当。用作汽车、拖拉机和通用机械的万向接头轴、车轴、轴、连杆盖、摩擦盘、蜗杆、齿轮、齿轮油、电车和蒸气机车轴、车箱轴、重载荷机架，以及冷拉状态中的螺栓和螺帽等。 &&&& （6）50Mn2：用于制造在高应力及承受强烈磨损条件下工作的大型零件，如万向接头轴、齿轮、曲轴、连杆、各类小轴等；重型机械上在滚动轴承中工作的主轴、轴及大型齿轮；汽车上的传动花键轴及承受冲击载荷的心轴等，也可用于制造板簧和平卷簧。 &&&& （7）20MnV：用于制造锅炉、高压容器、大型高压管道等；也可用作冲压用钢，如自行车链条、活塞销、齿轮等；还可用于制造直径不大于20mm的矿用链坏。 &&&& （8）30Mn2MoW：用于制造载荷较大的零件，如连杆螺栓、曲轴、拉杆、齿轮等；可代替30CrNi3制造截面直径小于80mm的重要调质件；当采用表面淬火工艺时，可以制造截面更大的零件。 &&&& （9）27SiMn：用于制造高韧性和耐磨性的热冲压零件；也可用于制造不经热处理的零件，或在正火后使用，如拖拉机的履带销等；还可用作铸件。&&&&& （10）35SiMn：用于制造中等速度、中等载荷或高载荷而冲击不大的零件，如传动齿轮、心轴、连杆、蜗杆、电车轴、发动机轴、飞轮等；还可用于制造汽轮机的叶轮、400℃以下和重要紧固件等。 &&&& （11）42SiMn：与35SiMn钢相同，但主要用作表面淬火钢。&&&& &&&& （12）20SiMn2MoV、25SiMn2MoV：用于制造截面较大、载荷较高、应力状态复杂或低温下长期运转的机件，石油机械钻井提升系统的轻型吊坏、吊卡、射孔器等，以下其他截面较大的连接件。 &&&& （13）37SiMn2MoV：用于制造大截面承受重载荷的重要零件，如重型机械的轴、齿轮、转子、连杆、螺栓等零件；石油化工中用作高压容器、大螺栓等；还可用作工作温度在-15℃～450℃的大螺栓紧固件。 &&&& （14）40B：用于制造比40钢截面大、性能要求高的零件，如齿轮、转向拉杆、轴、凸轮，以及拖拉机曲轴柄等零件；制造要求不高的小尺寸零件时，可代替40Cr钢。 &&&& （15）45B、50B：用于制造截面较大、强度要求较高的零件，如拖拉机的曲轴、连杆及其他零件；可代替50钢、50Mn钢或50Mn2钢制造要求淬透性较高的零件；制造小尺寸零件时，其性能与40Cr钢相当。 &&&& （16）40MnB：用于制造汽车、拖拉机及其他中、小机械设备的中、小截面的调质零件，如转向轴、半轴、蜗杆、花键轴和机床主轴、齿轮等，可代替40Cr钢。用作尺寸较小的零件时，性能与40CrNi钢相近。 &&&& （17）45MnB：用于代替40Cr钢或45Cr钢制造中、小截面的调质零件，如机床的齿轮、钻床的主轴、拖拉机的拐轴、凸轮、曲轴、花键轴、齿轮、惰轴和轴套等。 &&&& （18）20Mn2B：用于代替20Cr钢制造心部强度要求高、表面耐磨、尺寸较大、形状较简单、承受一般载荷的渗碳零件，如机床的各种齿轮、套轴、离合器、汽车的气阀挺杆、楔形锁销、转向滚动轮轴、调整螺栓等。用作小截面零件时，性能与20CrMnTi、12Cr2Ni4钢相近。 &&&& （19）20MnMoB：用于代替20CrMnTi、12CrNi3钢制造心部强度要求较高的中等载荷的渗碳齿轮及其他零件，如汽车、拖拉机的齿轮和载荷大的机床齿轮，也用于制造活塞销等零件。 &&&& （20）15MnVB、20MnVB：用于制造模数较大，载荷较高的中、小尺寸的渗碳零件，如重型机床的齿轮和轴、汽车的后桥齿轮和变速箱齿轮等。&&& && （21）40MnVB：用于代替40Cr、45Cr、42CrMo钢制造汽车、拖拉机、机床及矿山机械的重要调质零件，如轴、齿轮等。用作小截面的零件，可代替40CrNi钢。 &&&& （22）20MnTiB、25MnTiBRE：用于制造承受中等载荷、截面较小的齿轮及其他渗碳零件，如拖拉机、推土机、汽车的变速箱齿轮、轴等。 &&&& （23）20SiMnVB：用于制造截面较大、载荷较高，并要求较高强度和耐磨性的渗碳零件，或高速工作且承受冲击的渗碳零件，如拖拉机的滑动齿轮、齿圈、齿轮轴，机床的主轴、蜗杆、爪形离合器等。 &&&& （24）15Cr、15CrA：用于制造工作速度较高而截面不大的、心部韧性高的渗碳零件，如套管、曲柄销、活塞销、活塞环、联轴节，以及工作速度较高、受力不大的小齿轮、小凸齿轮、轴和轴承圈、铆钉、螺钉等零件。 &&&&& &(25)20Cr：用于制造心部强度要求较高和表面承受磨损、尺寸较大的，或形状较复杂而载荷不大的渗碳零件，如齿轮、齿轮轴、凸轮、活塞销、蜗杆、顶杆等；也可用于制造工作速度较高并承受中等冲击载荷的调质零件。&&&&& &&&&& （26）30Cr、35Cr：用于制造在磨损和摩擦条件下，或在很大冲击载荷下工作的重要零件，如轴、小轴、平衡杠杆、摇杆、连杆、螺栓、螺帽、齿轮和各种滚子等；也可用作表面淬火钢。 &&&& （27）40Cr：用于制造较重要的调质零件，如在交变载荷下工作的零件；中等转速和中等截面的零件；经调质并高频表面淬火后可用作载荷和耐磨性较高而无很大冲击的零件，如齿轮、套筒、轴、曲轴、连杆、连杆盖、连杆螺钉、螺帽等。 &&&& （28）45Cr:与40Cr钢相近。用于制造较重要的调质零件；经调质并高频表面淬火后可用作载荷和耐磨性较高的零件，如齿轮、套筒、轴、销子等。 &&&& （29）50Cr:用于制造承受重载荷及摩擦的零件，如热轧用轧辊、减速机轴、齿轮、传动轴、止推环、支承辊的心轴、拖拉机离合器齿轮、柴油机连杆、螺栓、挺杆、重型矿山机械的高强度与耐磨齿轮、油膜轴承套等；也可用于制造弹簧。 &&&& （30）38CrSi:用于制造直径为30mm～40mm、强度和耐磨性要求较高的零件，如汽车、拖拉机和其他机器的小轴、螺栓、拔叉轴、履带销、起重勾、进气阀、内燃机的油泵齿轮等；也可用作冷作的冲击工具，如铆钉机压头等。 &&&& （31）12CrMo:用于制造锅炉及汽轮机蒸气参数达510℃的主汽管，管壁温度达540℃的过热器管和相应的锻件；也适用于制造弹性元件。 &&&& （32）15CrMo：同上，可用于制造蒸气参数达530℃的高压锅炉的过热器管、蒸气导管及相应锻件。 &&&& （33）20CrMo：用于制造汽轮机、锅炉的隔板等；机械的高级渗碳零件，如齿轮、轴等；化工设备的非腐蚀性介质中及温度低于250℃的、含有氮氢混合物的介质中工作的高压导管及紧固件。 &&&& （34）30CrMo、30CrMoA：用于制造中型机械截面较大的零件，如轴、主轴、受高载荷的操纵轮、螺栓、双头螺栓、齿轮等；化工设备的焊接件、板材和管材构成的焊接结构、在氮氢混合物的介质中温度不超过250℃工作的高压导管；汽轮机、锅炉中在温度低于450℃工作的紧固件、温度低于500℃受压的法兰和螺母，以及在300MPa、温度低于400℃工作的导管。 &&&& （35）35CrMo：用于制造高载荷下工作的重要结构件。特别是受冲击、震动、弯曲、扭曲载荷的机件，如车轴、发动机传动机件、大电机轴，汽轮发电机主轴、叶轮、紧固零件、曲轴、连杆，石油工业的穿孔器；锅炉中温度低于480℃工作的紧固件；化工设备的非腐蚀介质中温度在450～500℃工作的厚壁无缝高压导管；大截面的齿轮、轴、汽轮发电机的转子、直径小于500mm的支承轴，以及重载荷的传动轴，可代替40CrNi钢。 &&&& （36）42CrMo：用于制造比35CrMo要求强度更高或截面更大的零件，如轴、齿轮、连杆、变速器齿轮、机车牵引用的大齿轮、增压器传动齿轮；也可用于制造弹簧、弹簧夹等类似零件，1 200m～2 000m石油井钻杆接头与打捞工具等。可代替含镍较高的调质钢。 &&&& （37）12CrMoV、12Cr1MoV：用于制造蒸气参数达540℃的主气管、转向导叶环、、汽轮机隔板、隔板外环，及管壁温度不大于570℃的各种过热器管、导管和相应的零件。12Cr1MoV钢的抗氧化性和热强性比12CrMoV钢好。&&&&& （38）35CrMoV：用于制造重型和中型机械承受高应力的重要零件，如长期在500℃～520℃下工作汽轮机转子叶轮；高级涡轮鼓风机和压缩机的转子、盖盘、轴盘；功率不大的发电机轴；强力发动机的零件。 &&&& （39）25Cr2MoV：用于制造汽轮机整体转子、套筒、阀、主汽阀、调节阀，蒸气参数可达535℃；受热在550℃以下的螺母、受热在530℃以下的螺栓，以及其他长期工作在510℃左右的连接件；也可用作渗氮钢。 &&&& （40）25Cr2Mo1VA：用于制造汽轮机蒸气参数达565℃的前气缸、螺栓、阀杆等。 &&&& （41）20Cr3MoWVA：用于制造温度低于520℃和70MPa下工作的高压加氢设备的管子和其他零件。 &&&& （42）38CrMoA1：高级渗氮钢。用于制造高耐磨性、高疲劳强度和较高强度、处理后尺寸精确的氮化零件，或各种受冲击载荷不大而耐磨性高的渗碳零件，如仿模、气缸套、座套、底盖、活塞螺栓、齿轮、滚子、检验规、样板、高压阀门、阀杆、橡胶和塑料用挤压机、搪床的搪杆和蜗杆、精密磨床的主轴等。& &&& （43）20CrV：用于制造表面要求有高的硬度和耐磨性、心部有较高强度而截面又不大的渗碳零件，如齿轮、、活塞销、小轴、分配轴、蜗轮传动齿轮、顶杆、汽门推杆，及其他重要零件；汽轮机工作温度为350℃～500℃耐热螺母及垫圈，以及非腐蚀性介质中工作的高压管道。 &&&& （44）40CrV：用于制造重要零件。如曲轴、不渗碳的齿轮、推杆、受强应力的双头螺栓、螺钉、机车连杆、螺旋桨、轴承支架、横梁；氮化的小轴、各种齿轮和销子；截面不大的高压锅炉给水泵轴；420℃、30 MPa高温高压下工作的螺栓、连杆。 &&&& （45）50CrV：用于制造截面较大的承受动载荷和高应力的重要零件；截面较大受强应力的螺旋弹簧和扭杆弹簧，以及在温度低于300℃下工作的阀门弹簧和活塞弹簧。 &&&& (46)& 15CrMn：用于制造齿轮、蜗轮、塑料模具、汽轮机密封轴套。可与15CrMo钢互换使用。 &&&& （47）20CrMn：用于制造截面不大、承受中等压力而又无大冲击载荷的零件，如齿轮、轴、蜗杆、主轴、机械无级变速装置的摩擦轮、调整器套筒等。 &&&& （48）40CrMn：用于制造高速、高弯曲载荷条件下工作的轴和连杆；高速、高载荷而无强力冲击载荷条件下工作的齿轮轴、水泵转子、离合器、小轴、心轴；高压容器盖板螺栓。 &&&& （49）20CrMnSi：用于制造强度高的焊接结构件和工作应力较高的零件，冷冲压成形的零件。 &&&& （50）25CrMnSi：用于制造拉杆、重要的焊接和冲压零件、高强度的焊接结构件（钢板或钢管结构件）。 &&&& （51）30CrMnSi、30CrMnSiA：用于制造在震动载荷下工作的焊接结构和铆接结构，如高压鼓风机叶片、阀板；高速高载荷的砂轮轴、齿轮、链轮、轴、离合器摩擦片、螺栓、螺帽、轴套等，以及温度不高而要求耐磨的零件.&&&&& （52）20CrMnMo：用于制造要求表面硬度高、耐磨性好的重要渗碳零件，如齿轮、凸轮、曲轴、连杆、活塞销、球头销、石油钻机的牙轮、钻头等。&&&&& （53）40CrMnMo：用于制造截面较大并要求高强度、高韧性的零件，如载重汽车的后桥半轴、轴、偏心轴、齿轮轴、齿轮、连杆及汽轮机零件。可代替40CrNiMoA钢 &&&& （54）20CrMnTi：用于制造截面在30mm以下，承受高速、中等载荷或重载荷，以及有冲击和摩擦的重在渗碳零件，如齿轮、齿轮轴、齿圈、十字圈、爪形离合器、蜗杆等。 &&&& （55）30CrMnTi：用于制造截面较大的重载荷渗碳件，以及其他受力较大的齿轮、齿轮轴、蜗杆等；心部强度要求高的渗碳齿轮。 &&&& （56）20CrNi：用于制造较高载荷下工作的大型重要渗碳零件，如齿轮、键、对轴、活塞销、花键轴，及用作具有高冲击韧性的调质零件。&&&&& （57）40CrNi：用于制造截面较大、在热状态下锻造的冲压的重要零件，如轴、曲轴、齿轮、连杆、螺钉、圆盘等。 &&&& （58）45CrNi、50CrNi：用于制造截面较大的轴类或其他较重要的调质零件，如内燃机曲轴、汽车和拖拉的主轴、变速箱曲轴、气门、螺栓、螺杆等。&&&&& （59）12CrNi2：用于制造要求心部韧性较高而强度不太高的受力较复杂的中、小渗碳零件或氰化零件，如传动齿轮、轴套、活塞销、推杆、齿套、凸轮、共键轴等。 &&&& （60）12CrNi3：用于制造承受重载荷并要求高强度、高硬度和高韧性的各种渗碳零件和氰化零件，如传动齿轮、轴、杆、活塞涨圈、调节螺钉、蚰泵转子、凸轮轴、万向节十字头、轴套、滑轮、气阀托盘等。 &&&& （61）20CrNi3：用于制造重载荷条件下工作的大型渗碳零件，如齿轮、轴、蜗杆、凸轮、活塞销、螺栓、双头螺栓、销钉等。 &&&& （62）30CrNi3：用于制造重要的较大截面的零件和受扭转载荷及冲击载荷较高而且要求淬透性的大型重要零件，如曲轴、连杆、齿轮、轴、蜗杆等；热态锻造和冲压零件，如汽轮机叶轮、转子轴、紧固件等。 &&&& （63）37CrNi3：用于制造承受高载荷或冲击载荷的大截面零件，以及低温条件下工作并承受冲击载荷的零件；也可用作热态锻造和冲压的零件，如汽轮机叶轮、转子轴、紧固件等。 &&&& （64）12Cr2Ni4：用于制造截面较大、载荷高、韧性好、交变应力下工作的重要渗碳零件，如受高载荷的各种齿轮、蜗轮、蜗杆、轴、方向接头叉等；也可在淬火及低温回火状态下使用，用于制造高强度、高韧性的机械构件。&&&&& （65）20Cr2Ni4：用于制造比12Cr2Ni4钢性能要求更高的大截面渗碳零件及调质零件，高载荷条件下工作的齿轮、轴齿轮、大截面螺栓和其他连接件，以及承受冲击载荷大的特大轴承、中型轴承。 &&&& （66）20CrNiMo：用于制造中、小型汽车、拖拉机的发动机和传动系统的齿轮；代替12CrNi3钢制造要求心部性能较高的渗碳零件和氰化零件，如石油钻探和冶金采矿用的牙轮钻头的牙爪和牙轮体。 &&&& （67）40CrNiMoA：用于制造要求韧性好、强度高、截面大的重要调质零件，如重型机械承受高载荷的轴类，直径大于250mm的汽轮机轴、叶片，高载荷的传动件、紧固件、曲轴、齿轮等；渗氮处理后，用于制造特殊性能要求的重要零件。经低温回火或等温淬火后可用作超高强度钢。 &&&& （68）45CrNiMoVA：用于制造要求强度高或尺寸大且承受高载荷的零件；震动载荷条件下工作的减震器，如重型汽车和牵引车的弹性轴、扭力轴；重型机械重载荷的扭力轴、变速箱轴、摩擦离合器轴等。经淬火、低（中）温回火后可用作超高强度钢。 &&&& （69）18Cr2Ni4WA：用于制造要求高强度、良好韧性及缺口敏感性低的大截面渗碳零件，如大型齿轮、传动轴、曲轴、花键轴、活塞销、精密机床控制进刀的蜗轮等；承受零载荷与振动的高强度调度调质零件，如重型或中型机械的连杆、齿轮、曲轴、减速器等，以及内燃机、柴油机受重荷的螺栓等；调质后再进行渗氮，可用作大功率高速发动机的曲轴。
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第二章ANSYS的基本步骤讲解.ppt39页
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第二章:ANSYS分析的基本步骤 第二章
学习完本章后，学员依照一步步的指导将能够用ANSYS分析的基本步骤解决简单的分析问题。. Lesson A.分析过程 有限元分析 ANSYS的分析方法 ANSYS的分析方法 续
ANSYS的分析方法 续
Lesson B.文件管理 ANSYS文件及工作文件名 ANSYS文件及工作文件名 续
ANSYS数据库
ANSYS数据库
ANSYS数据库
ANSYS数据库
有关存储与恢复操作的提示 ANSYS文件指南 使用Windows Explorer时的注意事项 练习 - 悬壁梁 练习 - 悬壁梁 续 问题描述 交互操作 1. 启动 ANSYS.
以交互模式进入ANSYS，工作文件名为beam.
2. 创建基本模型 a. Main Menu:
Preprocessor
-Modeling- Create
In Active CS... 交互操作 b. 输入关键点编号 1. c. 输入x,y,z坐标 0,0,0. d. 选择 Apply. e. 输入关键点编号 2. f. 输入x,y,z坐标72,0,0 . g. 选择 OK. h. Main Menu:
Preprocessor
-Modeling- Create
-Lines- Lines
Straight Line 交互操作 i. 选取两个关键点. j. 在拾取菜单中选择OK. 3. 存储ANSYS数据库. Toolbar:
交互操作 4. 设定分析模块. a. Main Menu:
Preferences b. 选择 Structural. c. 选择 OK. 交互操作 5. 设定单元类型相应选项. a. Main Menu:
Preprocessor
Element Type
Add/Edit/Delete b. 选择 Add . . . c. 左边单元库列表中选择 Beam. d. 在右边单元列表中选择 2D elastic
交互操作 e. 选择 OK 接受单元类型并关闭对话框. f. 选择 Close 关闭单元类型对话框.
6. 定义实常数. a. Main Menu:
Preprocessor
Real Constants b. 选择 Add . . .
交互操作 c. 选择 OK 定义BEAM3的实常数. d. 选择 Help 得到有关单元 BEAM3的帮助. e. 查阅单元描述. f. File
Exit 退出帮助系统. g. 在AREA框中输入 28.2
（横截面积）. h. 在IZZ框中输入 833 （惯性矩）. i. 在HEIGHT框中输入 12.71 （梁的高度）.
交互操作 j. 选择 OK
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ansys中如何定义橡胶的材料特性
ansys中如何定义橡胶的材料特性
09-08-20 &匿名提问 发布
一个典型的FLOTRAN分析有如下七个主要步骤： 1. 确定问题的区域。 2. 确定流体的状态。 3. 生成有限元网格。 4. 施加边界条件。 5. 设置FLOTRAN分析参数。 6. 求解。 7. 检查结果。 第一步：确定问题的区域 用户必须确定所分析问题的明确的范围，将问题的边界设置在条件已知的地方，如果并 不知道精确的边界条件而必须作假定时，就不要将分析的边界设在靠近感兴趣区域的地 方，也不要将边界设在求解变量变化梯度大的地方。有时，也许用户并不知道自己的问 题中哪个地方梯度变化最大，这就要先作一个试探性的分析，然后再根据结果来修改分 析区域。这些在后面章节中都有详述。 第二步：确定流体的状态 用户在此需要估计流体的特征，流体的特征是流体性质、几何边界以及流场的速度幅值 的函数。FLOTRAN能求解的流体包括气流和液流，其性质可随温度而发生显著变化，FLO TRAN中的气流只能是理想气体。用户须自己确定温度对流体的密度、粘性、和热传导系 数的影响是否是很重要，在大多数情况下，近似认为流体性质是常数，即不随温度而变 化，都可以得到足够精确的解。 通常用雷诺数来判别流体是层流或紊流，雷诺数反映了惯性力和粘性力的相对强度，详 见第四章。 通常用马赫数来判别流体是否可压缩，详见第七章。流场中任意一点的马赫数是该点流 体速度与该点音速之比值，当马赫数大于0.3时，就应考虑用可压缩算法来进 行求解； 当马赫数大于0.7时，可压缩算法与不可压缩算法之间就会有极其明显的差 异。 第三步： 生成有限元网格 用户必须事先确定流场中哪个地方流体的梯度变化较大，在这些地方，网格必须作适当 的调整。例如：如果用了紊流模型，靠近壁面的区域的网格密度必须比层流模型密得多 ，如果太粗，该网格就不能在求解中捕捉到由于巨大的变化梯度对流动造成的显著影响 ，相反，那些长边与低梯度方向一致的单元可以有很大的长宽比。 为了得到精确的结果，应使用映射网格划分，因其能在边界上更好地保持恒定的网格特 性，映射网格划分可由命令MSHKEY,1或其相应的菜单Main Menu&Preproce ssor & -Mes hing-Mesh&-entity-Mapped来实现。 第四步：施加边界条件 可在划分网格之前或之后对模型施加边界条件，此时要将模型所有的边界条件都考虑进 去，如果与某个相关变量的条件没有加上去，则该变量沿边界的法向值的梯度将被假定 为零。求解中，可在重启动之间改变边界条件的值，如果需改变边界条件的值或不小心 忽略了某边界条件，可无须作重启动，除非该改变引起了分析的不稳定。 第五步：设置FLOTRAN分析参数 为了使用诸如紊流模型或求解温度方程等选项，用户必须激活它们。诸如流体性质等特 定项目的设置，是与所求解的流体问题的类型相关的，该手册的其他部分详细描述了各 种流体类型的所建议的参数设置。 第六步：求解 通过在观察求解过程中相关变量的改变率，可以监视求解的收敛性及稳定性。这些变量 包括速度、压力、温度、动能 (ENKE自由度) 和动能耗散率 (ENDS自由度) 等 紊流量以 及有效粘性（EVIS）。一个分析通常需要多次重启动。 第七步：检查结果 可对输出结果进行后处理，也可在打印输出文件里对结果进行检查，此时用户应使用自 己的工程经验来估计所用的求解手段、所定义的流体性质、以及所加的边界条件的可信 程度。 FLOTRAN分析中产生的一些文件 在ANSYS中进行的大多数流体分析都是通过多次中断和重启动来完成的，通常, 分析人员需要在各个重启动之间改变诸如松弛系数等参数或开关某些项（如求解温度方 程的开关）。每当用户继续一个分析时，ANSYS程序会自动将数据附加在所有的 由FLOT RAN单元产生的文件中。下面将对FLOTRAN单元产生的所有文件进行说明: · 结果文件， Jobname. RFL，包含节点结果。 · 打印文件， Jobname.PFL，包含各量的收敛记录及进/出口状态(如流量等)。 · 壁面文件， Jobname.RSW，包含壁面剪切应力以及Y-Plus信息。 · 残差文件， Jobname.RDF，包含节点残差。 · 调试文件， Jobname.DBG，包含数学求解器的有关信息。 · 结果备份文件， Jobname.RFO，包含结果文件数据的一个拷贝。 · 重启动文件， Jobname.CFD，包含FLOTRAN的数据结构。 结果文件 FLOTRAN分析的结果并不自动保存在ANSYS的数据库中，在每次求解之后，程序会将一个 结果集附加在结果文件Jobname.RLF中。用户可对结果文件的内容及程序 对结果文件的 更新频率进行控制，ANSYS命令手册中对FLDATA5,OUTP命令的介绍就详细说明了结果文件 会基于用户的选择而保存些什么内容。 在一个稳态FLOTRAN分析中，结果文件能保存多少个结果集是没有限制的，在求解的初 期多保存几个结果有很多好处：可以比较各结果集之间的变化、可以使用不同的选项或 松弛系数来从一个分析的较早状态重新开始分析。 当开始一个新分析时（在其第一次迭代之前），ANSYS程序会保存一个结果, 然 后在当 中断发生时保存再保存结果，在这些事件之间，用户还可通过设置将一些中间结果附在 结果文件里，这样就可以从较早的分析状态开时，通过激活一些不同的选项和特征来重 新分析，例如，可以通过这种方式来提高分析的稳定性。 使用 ANSYS 的覆盖频率选项是一个明智的方法，它就可以周期性地保存和更新 一个临 时的结果集，这样，当由于断电或其他系统原因而发生求解中断时，总可以有一个可用 的结果集用于重新开始分析。设置覆盖频率的方式如下： 命令：FLDATA2,ITER,OVER,value 菜单： Main Menu&Solution&FLOTRAN Set Up&Execution Ctrl 设置附加频率的方式如下： 命令：FLDATA2,ITER,APPE,value 菜单： Main Menu&Solution&FLOTRAN Set Up&Execution Ctrl 打印文件（ Jobname.PFL） Jobname.PFL文件包含了所有FLOTRAN输入参数的完整记录，该信息每在发出一个求解命 令时就保存一次以完整地记录整个分析历程。同时，所有激活了的变量的收敛过程也记 录了下来，还有一个对结果的总结，即每个性质和自由度的最大最小值，这些记录的频 率都由用户自己设定。所记录的其他量还有：各记录量的平均值、质量流的边界、质量 平衡的计算、所有热传导和热源的相关信息。 节点残差文件 节点残差文件，即Jobname.RDF，显示了当前解的收敛好坏程度。在求解过程的每一个 阶段，流场、性质场、温度场都用于对每个自由度计算系数矩阵和强迫函数，如果解完 全收敛，这些矩阵和强迫函数将会生成一个与产生它们的速度场一样的速度场，同时， 矩阵方程的残差也会变得很小。要得到一个残差文件，必须至少执行一次迭代。 当求解过程发生振荡时，残差的幅值将显示分析的错误所在。（矩阵的主对角元素对残 差作归一化处理）这种归一化使用户可对自由度的值及其残差作比较。 对每一个激活了的自由度计算残差并将其存入残差文件的方式如下： 命令：FLDATA5,OUTP,RESI,TRUE 菜单：Main Menu&Solution&FLOTRAN Set Up&Additional Out&Residual File 要读取残差文件，可通过菜单Main Menu&General Postproc&FLOTRAN 2.1A或命令 FLRE AD来实现。 重启动文件 通常，FLOTRAN在一个重启动的起始处计算数据结构，对于一个大模型，这种计算将消 耗大量的时间，为了避免这种重新计算，可要求FLOTRAN将数据结构保存在重启动文件 Jobname.CFD中，FLOTRAN从ANSYS的数据库中产生该文件。 对 Jobname.CFD文件的读和写的方式如下： 命令： FLDATA32,REST,RFIL,T 菜单： Main Menu&Preprocessor&FLOTRAN Set Up&Restart Options&CFD Restart File 可将RFIL状态设置为开(ON)或关(OFF)，若设为开，则FLOTRAN开始执行分析 时将读入 重启动文件，若此时重启动文件不存在，则将产生一个重启动文件。 如果在改变了边界条件之后再进行重启动分析，则必须覆盖掉业已存在的.CFD 文件 以 使得ANSYS能用新的边界条件进行重新分析，覆盖.CFD文件的方式如下： 命令： FLDATA32,REST, WFIL,T 菜单： Main Menu&Preprocessor&FLOTRAN Set Up&Restart Options&CFD Rest art File 这就使FLOTRAN在下一载荷步产生一个新的重启动文件，并自动将RFIL状态设置为关闭。 当新的重启动文件产生之后，用FLDATA32,REST,RFIL,T命令使随后的重启动能使用新的 重启动文件。 FLOTRAN重启动分析（续算） 用户可在结果文件 Jobname.RFL中任意一个解集的基础上开始一个重启动分析， 重启 动位置的设置可基于解集号(NSET)、迭代数(ITER)、载荷步/子步号(LSTP)或瞬 态分析 的时间(TIME)，方式如下： 命令： FLDATA32,REST,lable,value 其中，lable为上面的NSET、ITER、LSTP、TIME等 菜单：Main Menu&Preprocessor&FLOTRAN Set Up&Restart Options& Restart/Iteratio（或Restart/Load step, Restart/Set, 等） 当重启动一个分析时，ANSYS将原始的结果文件拷贝到Jobname.RSO中并将重启动点、所 有在重启动点之前的结果集、所有的后续结果集放在新的结果文件中。如果在 FLDATA3 2,REST命令中的value值是一个负值，则将不产生Jobname.RSO文件，而 重启动的点将由 value的绝对值来指定。 提高收敛性和稳定性的常用的工具 ANSYS程序提供几个有助于收敛和求解稳定的工具，理论手册对其机理有详述。 松弛系数 松弛系数是一个其值介于0和1之间的小数，它表示旧结果与附加在旧结果上以形成新结 果的最近一次计算量之间的变化量。设置松弛系数的方式如下： 命令：FLDATA25,RELX,lable,value 菜单： Main Menu&Preprocessor&FLOTRAN SetUp&Relax/Stab/Cap&DOF Relaxation Main Menu&Preprocessor&FLOTRAN SetUp&Relax/Stab/Cap&Prop Relaxation Main Menu&Solution&FLOTRAN SetUp&Relax/Stab/Cap&DOF Re laxation Main Menu&Solution&FLOTRAN SetUp&Relax/Stab/Cap&Prop R elaxation 注：命令手册中对该命令的自由度和性质量有详述。 惯性松弛 对某个自由度的方程组的惯性松弛就是使其矩阵的主对角占优以保持求解的稳定性。如 果当一个解在收敛过程中没有发生舍入误差，则惯性释放的值不会影响到求解的最终结 果。但是通常的求解过程都会发生舍入误差，故惯性松弛可能对结果产生影响。用户可 对动量方程（MOME）、紊流方程（TURB）。压力方程（PRES) 和温度 方程（TEMP）施加 惯性松弛，其方式如下： 命令：FLDATA26,STAB,lable,value 菜单：Main Menu&Preprocessor&FLOTRAN SetUp&Relax/Stab/Cap&Stability Parms Main Menu&Solution&FLOTRAN SetUp&Relax/Stab/Cap&Stability Parms 惯性松弛系数是以所加项的分母的形式出现的，故其值越小，所起作用越大，其典型值 介于1.0（作用中等）到1.0×10－7（作用很大）之间。 人工粘性 人工粘性用于在梯度较大的区域平抑速度解。它有助于可压缩问题的收敛，也有助于对 有分布阻力的不可压缩问题的速度解进行平抑。对于不可压缩问题，应使人工粘性的幅 值与有效粘性的幅值处于相同的数量级。施加人工粘性的方式如下： 命令：FLDATA26,STAB,VISC,value 菜单：Main Menu&Preprocessor&FLOTRAN SetUp&Relax/Stab/Cap&Stability Parms Main Menu&Solution&FLOTRAN SetUp&Relax/Stab/Cap&Stability Parms 速度限值 速度限值使所求解量不能超出用户所定义的值，可对速度、压力和温度自由度进行限制 （VX、VY、VZ、PRES、TEMP），方式如下： 命令：FLDATA31,CAPP 菜单：Main Menu&Preprocessor&FLOTRAN SetUp& Relax/Stab/Cap&Results Capping Main Menu&Solution&FLOTRAN SetUp&Relax/Stab/Cap&Results Capping 速度限值可消除速度尖峰的不利影响，这种速度尖峰通常发生在收敛过程中的较早阶段 。它还特别适合用于可压缩流分析，因这类分析中速度尖峰通常使动能项大到产生负的 静温。 当对压力进行限值时，所限的值是由压力方程解算出来的压力而不是松弛后的压力，故 当限值后作重启动时，压力值仍有可能超出限值。 注意：当有速度限值时，质量有可能不守恒。 面积积分阶次（Quadrature Order） 缺省的用于计算单元面积积分的阶次是单点积分，用户可对其进行控制。对于轴对称问 题，求解时，该值自动设为2，因为当面积积分阶次为2时，可使含有异常形状单元的问 题收敛到更精确的解。用下面的方式改变动量、压力、热或紊流项的面积积分阶次： 命令：FLDATA30,QUAD,lable,value 其中，lable为要改变的单元积分，value为积分点的数目。 菜单：Main Menu&Preprocessor&FLOTRAN SetUp& Mod Res/Quad Ord& CFD Quad Orders Main Menu&Solution&FLOTRAN SetUp&Mod Res/Quad Ord&CFD Qua d Orders FLOTRAN分析过程中应处理的问题 确定总体迭代的数目 FLOTRAN分析是一个非线性的序列求解过程，故每次分析首先得确定要让程序执行多少 次迭代。一次总体迭代就是对所有相关的控制方程按序列进行求解，并且在求解过程中 流体性质会随时更新。在瞬态分析中，时间步循包含了总体迭代循环。在一个总体迭代 中，程序首先获得动量方程的近似解，再在质量守恒的基础上将动量方程的解作为强迫 函数来求解压力方程，然后用压力解来更新速度，以使速度场保持质量守恒。如果要求 了程序求解温度，则程序会同时求解温度方程并更新与温度相关的流体性质。最后，如 果激活了紊流模型，则程序将求解紊流方程并用紊流动能及其耗散率来计算有效粘性和 热传导系数，有效粘性和热传导系数将分别代替层流粘性和热传导系数以在平均流上模 拟紊流的影响。用下面的方式定义总体迭代的数目： 命令：FLDATA2,ITER,EXEC,value（value即为迭代数） 菜单：Main Menu&Preprocessor&FLOTRAN SetUp& Execution Ctrl Main Menu&Solution&FLOTRAN SetUp&Execution Ctrl 收敛监测 在FLOTRAN求解过程中，程序在每一个总体迭代里对每一个自由度计算出一个收敛监测 量，这些自由度包括：速度(VX、VY、VZ)、压力(PRES)、温度（TEMP)、紊流动能（ENK E）、动能耗散率（ENDS）、以及激活了的多组份传输方程（SP01 ～SP06）。收敛监测 量就是两次迭代之间结果改变量的归一化值，若以F表示任一自由度，则该自由度的收敛 监测量可由下式表示： 收敛监测量表示变量在当前迭代（kth）的结果和前一次迭代（(k-1)th）的结果之间差 值的总和除以当前值的总和，这种求和是在所有节点上进行的，并且使用的是差值的绝 对值。 在批处理或交互式运行过程中，当求解进行时, 程序的“图形求解跟踪（GST）” 功能 将实时显示出所计算的收敛监测量，GST的缺省值在交互运行时是开（ON）, 而 在批处 理运行时是关（OFF）。用户可用下面的方式定义其开关： 命令：/GST 菜单：Main Menu&Solution&Output Ctrls&Grph Solu Track 图2－1是两个典型的GST图形。图2－1(b)是一个FLOTRAN的瞬态分析过程，图中的每一 个尖峰表示了一个新时间步的开始。 在初始阶段可能出现的一些振荡之后，收敛监测量的大小将随着分析过程的收敛而逐渐 减小，但其减小的程度将依赖于几个因素，诸如： · 几何边界的复杂程度 · 高梯度区域有限元网格的精度 · 紊流的严重程度（由雷诺数确定） · 出口边界处流场的发展是否充分 当使用图形求解跟踪（GST）功能时，还应注意： · 不单是FLOTRAN分析有GST功能，非线性的结构分析、非线性的热分析和非 线性的电 磁场分析都有GST功能。详见各自的分析指导手册。 · GST可同时显示多达10条的跟踪曲线，如果用户的模型有多于10个的自由度, 则GST将 只显示前10个自由度的收敛跟踪曲线。 · 当GST开始显示时，程序会弹出一个带STOP按钮的对话框，用户可在任意时刻通过点 取该STOP按钮来中断求解过程，而后要进行重启动分析时，可通过执行命令SOLVE或其相 应的菜单Main Menu&Solution&Run Flotran来实现。 图2－1 由GST显示的收敛监测量 （a） 稳态求解 （b） 瞬态求解 中断一个FLOTRAN分析 用户可以定义一个基于压力和温度收敛监测量的目标值来中断一个FLOTRAN分析，定义 方式如下： 命令：FLDATA3,TERM,PRES,value FLDATA3,TERM,TEMP,value 菜单：Main Menu&Preprocessor&FLOTRAN SetUp& Execution Ctrl Main Menu&Solution&FLOTRAN SetUp&Execution Ctrl 压力和温度的收敛缺省值都是1.0×10-8，如果没有激活温度方程的求解，则程序只检 测压力的收敛值是否满足要求，而若同时激活了流体方程和温度方程的求解，则二者的 收敛标准都必须同时满足。在满足了压力和温度的收敛条件或总体平衡迭代数达到了所 要求的值后，FLOTRAN求解过程就自动中断。 要中断一个正在以批处理方式或后台方式执行的FLOTRAN分析，则需在当前工作目录下 生成一个Jobname.ABT文件 ，该文件的第一行应含有terminate字样 ，且该 字样的起始 位置应是第一行的第一列。在每一次总体迭代之前，FLOTRAN都会在当前目录下搜寻Job name.ABT文件，如果程序找到该文件并发现其含有terminate字样,则立即完成该次总体 迭代并正常中断程序的执行，而且将结果写入结果文件中。 对一个FLOTRAN分析进行评价 分析员必须回答的两个问题是： 1. 所作的分析是何时结束的？ 2. 所作的分析是否是正确的？ 这两个问题是相互关联的，因为，如果没有正确地设置和正确地分析一个流体问题，它 一般都是不会收敛的。 如果所输入的初始参数和所有的边界条件都是正确的，则当所有变量的收敛监测量都停 止增长，以及所有求解量的平均、最大、最小值都不再升降时，求解过程就算是完成了 。然而，这并不能保证所求解的结果是唯一正确的，因为自然界本身并不保证存在唯一 解。振荡问题（例如：柱体绕流的旋涡脱落问题）用稳态或瞬态求解技术都不能得到一 个稳定的解。要验证一个分析是稳定的或是振荡的，可以通过对它执行大量的迭代求解 来实现。 ANSYS将求解变量的平均、最小、最大值保存在文件Jobname.RFL中，该文件同时还保存 了FLOTRAN的输入数据和计算出的收敛监测量、所有自由度的结果总结、层流特性和有效 特性。可用下面的方式来规定ANSYS进行结果总结的频率： 命令：FLDATA5,OUTP,SUMF,value 菜单：Main Menu&Preprocessor&FLOTRAN SetUp&Additional Out&RFL Out Derived Main Menu&Solution&FLOTRAN SetUp&Additional Out&RFL Out Derived 验证结果 验证求解结果的可靠性是所有分析人员的责任，如果一个FLOTRAN分析得到了非预期的 结果，则应进行下列所示的一些操作，这些操作的大部分都可以在开始一个分析前完成 。即使只进行了零次迭代，ANSYS也会生成一个Jobname.RFL文件并检查所有的输入数据 。 1. 检查作为结果总结的一部分而打印出来的质量平衡情况。内部检查将确定是 否有任 何的可能会通过模型的质量流，允许质量流的边界条件是： · 确定的速度边界条件 · 确定的压力边界条件 · 未确定的边界(这有可能是由于用户忘了施加边界条件而致) ANSYS会将进口和出口边界编号列表，而这些应与所希望的条件相对应。 2. 在ANSYS里检查边界条件，以保证其正确性。 3. 检查所定义的流体性质及其随温度的可变动性正确与否，这可在.RFL文件中方便地 检查。 4. 检查用以建立模型的单位制与用以定义流体性质的单位制是否一致。 5. 有时，还需确认与所选选项相联系的方程的求解是否正确（例如：可压缩流 中的压 力方程）。 6. 如果求解发散，可能的原因还有：有限元网格不够精细、或者邻近出口处流 场梯度 太大，要解决这些问题，可以使用一些诸如惯性松弛等有助于收敛的 手段，本手册的后 面将详述各种松弛技术。 7. 如果仅仅只有某个特定的量产生发散，则可将该量重新初始化到一个单值， 并作重 启动分析，方式如下： 命令：FLDATA29,MODV 菜单：Main Menu&Preprocessor&FLOTRAN SetUp& Mod Res/Quad Or d&Modify Results Main Menu&Solution&FLOTRAN SetUp& Mod Res/Quad Ord& Modify Results
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