Тип анализа: трехмерный стационарный тепловой анализ, совмещенный с анализом напряженно-деформированного состояния.
Цель анализа: рассчитать поле температур, напряжений и перемещений в теле.
Типы граничных условий: тепловое граничное условие первого и третьего рода; кинематическое граничное условие (известные узловые перемещения).
Расчетная схема:
Рис. 1.  
Шаг 1: построение геометрической модели
Задаем ключевые точки:
Main menu → Preprocessor → Modeling → Create → Keypoints → On Working Plane
Список пар значений координат:
Таблица 1    
0,0
0.2,0
0.2,0.2
0,0.2
0.05,0.05
0.15,0.05
0.15,0.15
0.05,0.15

Соединяем ключевые точки прямыми линиями (согласно расчетной схеме):
Main menu → Preprocessor → Modelinig → Create → Lines → Lines → Straight Line
Создаем области:
Main menu → Preprocessor → Modeling → Create → Areas → Arbitrary → By Line
Первая область образуется внешним контуром. Вторая область образуется внутренним контуром.
Из первой области вычитаем вторую с помощью команды:
Main menu → Preprocessor → Modeling → Оperate → Booleans → Subtract → Areas
Имеем:
Рис. 2.  
Выдавливанием получаем моделируемое тело:
Main menu → Preprocessor → Modeling → Оperate → Extrude → Areas → Along Normal
В поле Length of extrusion вводим глубину выдавливания тела 0.3.
В результате получим:
Рис. 3.  
Шаг 2: задание свойств материала
Выполняем команду:
Main Menu → Preprocessor → Material Props → Constant → Isotropic
Коэффициент теплопроводности (Thermal conductivity KXX) равен 50 Вт/(м ºС), модуль Юнга (Young’s modulus EX) равен 2e11 Па, коэффициент Пуассона (Poisson’s ratio NUXY) равен 0.3, коэффициент линейного теплового расширения (Thermal expansion coeff ALPX) равен 1e-5 1/ºС.
Шаг 3: разбиение тела на конечные элементы
Выбираем тип конечного элемента:
Main Menu → Preprocessor → Element Type → Add/Edit/Delete
В разделе Coupled Field выбираем конечный элемент Scalar Tet (тетраэдр). В списке типов конечных элементов появится SOLID98.
Теперь разбиваем тело на конечные элементы:
Main Menu → Preprocessor → Mesh Tool…
В окне Mesh Tool в разделе Size Controls напротив опции Global нажимаем кнопку Set. В появившемся меню устанавливаем значение параметра SIZE Element edge length в 0.1, нажимаем OK. Затем производим разбиение тела. В результате получаем:
Рис. 4.  
Замечание: в библиотеке элементов в разделе Coupled Field находятся конечные элементы, которые позволяют одновременно моделировать различные физические процессы; выбранный конечный элемент SOLID98 позволяет моделировать магнитные, тепловые, электрические процессы, а также напряженно-деформированное состояние.
Шаг 4: задание граничных условий
Прикладываем граничное условие первого рода к поверхностям:
Main Menu → Preprocessor → Loads → Loads → Apply → Thermal → Temperature → On Areas
Температура (TEMP) согласно расчетной схеме на одной поверхности равна 80 ºС, а на другой — 60 ºС.
Прикладываем граничное условие третьего рода к боковым поверхностям:
Main Menu → Preprocessor → Loads → Loads → Apply → Thermal → Convection → On Areas
Коэффициент теплоотдачи (Film coefficient) равен 25 Вт/(м2 ºС), температура окружающей среды (Bulk temperature) – 20 ºС.
Прикладываем кинематическое граничное условие:
Main Menu → Preprocessor → Loads → Loads → Apply → Structural → Displacement → On Areas
Появится меню Apply U,ROT on Areas. С помощью мыши выбираем поверхности, перемещения которых ограничены согласно расчетной схеме, в появившемся меню нажимаем OK. Появится меню:
Рис. 5.  
В поле DOFs to be constrained (ограниченные степени свободы) активно значение ALL DOF (все степени). В поле VALUE Displacement value(значение перемещения) задаем значение 0, нажимаем OK. Таким образом, мы задали граничное условие типа заделка на торцевых поверхностях.
Шаг 5: решение
Выполняем команду:
Main Menu → Solution → Solve → Current LS
Шаг 6: просмотр результатов
Для просмотра результатов выполняем команду:
Main Menu → General PostProc → Plot Results → Contour Plot → Nodal Solu…
Появится меню Contour Nodal Solution Data. В этом меню в поле Item to be contoured для просмотра поля температур выбираем значение DOF Solution (левое окно) и Temperature (правое окно). В окне Graphics получаем:
Рис. 6.  
Для просмотра напряжений повторяем команду и в поле Item to be contoured меню Contour Nodal Solution Data выбираем значение Stress (левое окно) и von Mises (правое окно). В окне Graphics получаем поле напряжений по гипотезе Мизеса:
Рис. 7.