【正文】 S顯示窗口將顯示生成的幾何模型，如圖316所示。圖313 移動工作平面菜單 圖314旋轉(zhuǎn)工作平面菜單 圖315 生成部分圓柱體對話框（33） 選擇Main Menu|Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Subtract|Volumes命令，出現(xiàn)Subtract Volumes菜單，在文本框中輸入1，單擊Apply按鈕，在文本框中輸入2，單擊OK按鈕關(guān)閉該菜單。（31） 選擇Utility Menu|WorkPlane|Offset WP by Incerments命令，出現(xiàn)Offset WP菜單，在XY,YZ,ZX Angles文本框中輸入0,90,0，如圖314所示，單擊OK按鈕關(guān)閉該菜單。（29） 選擇Utility Menu|Plot|Volumes命令，ANSYS顯示窗口將顯示掃涼面生成體，如圖312所示。（27） 選擇Utility Menu|PlotCtrls|View Settings|Viewing Driecting命令，出現(xiàn)Viewing Driecting對話框，在XV，YV，ZV Coords of view point文本框中依次輸入1,1,1，其余選項采用默認(rèn)設(shè)置，如圖311所示，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。（25） 選擇Main Menu|Preprocessor|Modeling|Create|Keypoint number文本框中輸入21，在X,Y,Z Location in active CS文本框中依次輸入0,0，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。（23） 選擇Utility Menu|Plot|Areas命令，ANSYS顯示窗口將顯示所生成的平面幾何模型，如圖39所示。圖38 壓縮實體編號對話框（21） 選擇Utility Menu|PlotCtrls|Numbering命令，出現(xiàn)Plot Numbering Controls對話框，選擇LINE Line numbers和KP Keypoints numbers選項，使其狀態(tài)從On變?yōu)镺ff，其余選項均采用默認(rèn)設(shè)置，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。 圖37 線段相加操作對話框（19） 選擇Main Menu|Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Add|Lines命令，出現(xiàn)Add Lines菜單，在文本框中輸入10,20,22，單擊OK按鈕，出現(xiàn)Add Lines對話框，在KEEP Existing lines will be下拉列表框中選擇Deleted選項，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。（17） 選擇Main Menu|Perprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Add|Areas命令，出現(xiàn)Add Areas菜單，單擊Pick All按鈕關(guān)閉該對話框。Radius對話框，在RAD Radius of the ，其余選項采用默認(rèn)設(shè)置，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。Radius菜單，在文本框中輸入7,8，單擊OK按鈕，出現(xiàn)Arc by End amp。圖36 生成圓弧線段對話框（15） 選擇Main Menu|Preprocessor|Modeling|Create|Lines|Arcs|By End KPsamp。Radius菜單，在文本框中輸入25，單擊OK按鈕，出現(xiàn)Arc by End KPsamp。Radius命令，出現(xiàn)Arc by End KPsamp。圖35 生成關(guān)鍵點對話框（13） 參照上一步的操作，在ANSYS顯示窗口生成編號為26，坐標(biāo)為（,0）的關(guān)鍵點。（11） 選擇Main Menu|Preprocessor|Modeling|Create|Areas|Arbitrary|By Lines命令，出現(xiàn)Create Area By L菜單，在文本框中輸入4,6,2，單擊Apply按鈕，在文本框中輸入9,8,11，單擊Apply按鈕，在文本框中輸入32,34,33，單擊Apply按鈕，在文本框中輸入30,29,31，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。（9） 選擇Main Menu|Preprocessor|Modeling|Create|Lings|Line Fillet命令，出現(xiàn)Line Fille菜單，在文本框中輸入28,23，單擊OK按鈕，出現(xiàn)Line Fillet對話框，在NL1，NL2 Intersection Lines文本框中輸入28，23，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。（7） 選擇Main Menu|Preproessor|Modeling|Create|Lines|Line Fillet命令，出現(xiàn)Line Fille菜單，在文本框中輸入16,28，單擊OK按鈕，出現(xiàn)Line Fillet對話框，在NL1，NL2 Intersecting lines文本框中輸入16，28，在RAD Fillet radius ，如圖34所示，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。（5） 選擇Utility Menu|Plotctrls|Numbering命令，出現(xiàn)Plot Numbering Controls對話框，選擇LINE Line numbers和KP Keypoint numbers選項，使其狀態(tài)從Off變?yōu)镺n，其余選項均采用默認(rèn)設(shè)置，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。（3） 單擊Apply按鈕，在X1,X2 ,，在Y1,Y2 ,，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。圖32 材料的定義 創(chuàng)建幾何模型、劃分網(wǎng)絡(luò)（1） 選擇Main Menu|Perprocess|Modeling|Create|Areas|Rectangle|By|Dimensions命令，出現(xiàn)Cerate Rectangle by Dimensions對話框，參照圖33對其進(jìn)行設(shè)置。（11） 雙擊Define Material Model Behavior對話框上的Density按鈕，出現(xiàn)Density for Material Number 1對話框，在文本框中輸入2400，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。（9） 在Material Models Available列表框中依次雙擊Thermal、Conductivity、Isotropic選項，出現(xiàn)Conductivity for Material Number 1對話框，在文本框中輸入70，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。前面表11給出了材料參數(shù)定義。圖31 單元類型的定義 定義材料性能參數(shù)我們進(jìn)行的是帶輪的熱瞬態(tài)分析，材料的定義只需要有與熱傳導(dǎo)有影響的就行了。單擊OK按鈕關(guān)閉Library of Element types對話框。 定義單元類型單元類型是實體（solid），這里需要定義兩個實體的單元類型:一個是brick 8node 70和brick 20node 90，如圖31所示，具體操作如下：（4） 選擇Main Menu|Preprocessor|Element Type|Add/Edit/Delete 命令，出現(xiàn)Element Type 對話框，單擊Add 按鈕，出現(xiàn)Library of Element Types 對話框。（2） 選擇Utility Menu|File|Change Title 命令，出現(xiàn)Change Title 對話框，選中Thermal 復(fù)選框，單擊OK 按鈕關(guān)閉該對話框。圖21 帶輪熱分析的幾何模型帶輪的淬火過程是一個熱瞬態(tài)分析過程，因此我們?yōu)榱烁昧朔治龀稣麄€淬火過程中帶輪整個的溫度變化以及帶輪各個部位的溫度變化情況，我們需要求解以下兩個問題：（1） 在一分鐘和五分鐘后帶輪的溫度場分布情況（2） 求出零件圖上A、B、C、D、E各點溫度在整個淬火過程中隨時間的變化關(guān)系 6第3章 帶輪瞬態(tài)熱分析的求解過程 建立工作文件名和工作標(biāo)題（1） 選擇Utility Menu|File|Change Jobname 命令，出現(xiàn)Change Jobname 對話框。因此，我們選用了整個帶輪的1/16部分（176。（3）材料帶輪的材料是各向同性的，這種條件自然滿足。對帶輪分析模型的建立，主要從以下三個方面分析：（1）帶輪的結(jié)構(gòu)由上面給出帶輪的結(jié)構(gòu)示意圖和三維結(jié)構(gòu)圖可以知道該帶輪的幾何形狀是嚴(yán)格軸對稱的，是相對對稱軸的旋轉(zhuǎn)體。往往精度非常高時，模型的規(guī)模又太大，在建模和分網(wǎng)等過程帶來很多麻煩，同時求解也很困難；想要縮小模型的規(guī)模又達(dá)不到需要的計算精度。但不論什么問題，建模時都應(yīng)該考慮的兩調(diào)基本原則：一是保證計算結(jié)果的精度，二是要適當(dāng)控制模型規(guī)模。對于每一個載荷步，必須定義載荷值及時間值，同時必須選擇載荷步為漸變或階躍。為了表達(dá)隨時間變化的載荷，首先必須將載荷－時間曲線分為載荷步。在工程上一般用瞬態(tài)熱分析計算溫度場，并將之作為熱載荷進(jìn)行應(yīng)力分析。圖11 帶輪零件圖圖12 帶輪結(jié)構(gòu)示意圖（3）帶輪材料的熱性能參數(shù)如表11所示。水的對流系數(shù)為110W/(m2.℃)。這里我們用有限元的方法分析帶輪淬火過程過個部分的溫度變化情況。有能量守恒原理可得：[C] {T} + [K] {T＇} ={Q}式中 [K]——傳導(dǎo)矩陣；[C]——比熱矩陣；{T}——節(jié)點溫度向量；{T＇}——溫度對時間的倒數(shù)；{Q}——節(jié)點熱流向量。對于淬火的零件，雖然初始溫度均勻，但淬火開始后，零件各部分溫度分布差異極大，因此屬于瞬態(tài)傳熱過程。有限元法進(jìn)行熱分析的基本原理是先將所處理的對象劃分成有限個單元（包含若干節(jié)點），然后根據(jù)能量守恒定律原理求解一定邊界條件和初始條件下每一節(jié)點處的熱平衡方程，有次計算出各節(jié)點溫度，繼而進(jìn)一步求解出其他相關(guān)量。計算機(jī)模擬可以在虛擬的實驗室中進(jìn)行材料的熱加工過程的各種虛擬實驗。組織狀態(tài)和應(yīng)力分布難以在熱處理過程中進(jìn)行在線測量。淬火是為了獲得不平衡的組織，以提高材料的強(qiáng)度和硬度?！筷P(guān)鍵詞：淬火，數(shù)值模擬，有限元法，熱分析Belt wheel quenching process based on finite element analysisABSTRACT【Analysis of quenching process for belt wheel in the field variation, The use of ANSYS thermal analysis function of belt wheel for transient heat transfer analysis. By using the solid element discrete belt wheel model and setting the time history variable approach to the study of forging belt wheel in the end after forging quenching process. Analysis of the surface to the center of the various parts of the temperature change.】KEY WORDS: Quench，Numerical simulation，The finite element method，Thermal analysis 4目　錄前　言 1第1章 問題描述 3 設(shè)置帶輪初始條件 3第2章 問題的分析 5 瞬態(tài)熱分析 5 分析模型的選擇 5 6第3章 帶輪瞬態(tài)熱分析的求解過程 7 建立工作文件名和工作標(biāo)題 7 定義單元類型 7 定義材料性能參數(shù) 8 創(chuàng)建幾何模型、劃分網(wǎng)絡(luò) 9 加載求解 20 查看求解結(jié)果 23第四章 命令流文件 36第五章 實驗結(jié)論 42謝 辭 43參考文獻(xiàn) 44附　錄 46外文資料翻譯 47前　言【有限元法是以電子計算機(jī)為手段的“電算”方法，它以大型問題為對象，未知的個數(shù)可以成千上萬，因而為解決復(fù)雜的力學(xué)問題提供了一個有效的工具并被廣泛應(yīng)用于