采用ansys進(jìn)行溫度和結(jié)構(gòu)的耦合分析需要注意的問(wèn)題總結(jié)

2017-03-02 by:CAE仿真在線(xiàn) 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

溫度場(chǎng)和結(jié)構(gòu)的耦合有兩種:間接和直接。

間接法,可以理解為先做溫度場(chǎng)的分析,再做結(jié)構(gòu)的分析,其中要引入溫度場(chǎng)分析的結(jié)果。在不同的分析里,單元的性質(zhì)是不同的,但DOF一定要一致。

直接法,和上述方法不同的地方是,單元是直接就定義為含有溫度和結(jié)構(gòu)耦合的單元,然后直接做分析,即不需要分為兩個(gè)步驟。

瞬態(tài)分析,一樣可以用上述兩個(gè)方法。只是運(yùn)用第一個(gè)時(shí)要十分清楚載荷步與分析的關(guān)系,雖然比第二種靈活,但處理起來(lái)也十分麻煩。在做溫度場(chǎng)的瞬態(tài)分析,根據(jù)需要,在合適的載荷步停頓,做結(jié)構(gòu)分析(如果想省去單元定義轉(zhuǎn)換的麻煩,那么就定義physics環(huán)境切換)。做完結(jié)構(gòu)分析,再開(kāi)啟溫度場(chǎng)分析(一樣要轉(zhuǎn)換環(huán)境),這里為確保從某一載荷步出發(fā),我們用FLOCHECK,2,然后繼續(xù)加載邊界條件求解。

耦合的過(guò)程很公式化,但是要讓其符合你的要求,就要很小心數(shù)據(jù)的提取。

還有一個(gè)問(wèn)題,結(jié)構(gòu)分析時(shí)需不需要?jiǎng)h除熱邊界條件。需要?jiǎng)h除熱邊界條件,比如對(duì)流等等。

一般情況下,不考慮變形對(duì)溫度的影響(因?yàn)樘貏e小),

采用間接耦合,即先計(jì)算溫度場(chǎng),然后讀取溫度場(chǎng)結(jié)果,進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。........................

載荷步是為了表達(dá)隨時(shí)間變化的載荷,也就是說(shuō)把載荷—時(shí)間曲線(xiàn)分成載荷步。這是瞬態(tài)與穩(wěn)態(tài)分析最大的不同。分析時(shí)對(duì)于每一個(gè)載荷步都要定義載荷值和對(duì)應(yīng)的時(shí)間值。而分析類(lèi)型應(yīng)定義為瞬態(tài)分析,每計(jì)算一個(gè)載荷步時(shí),都要?jiǎng)h掉上一個(gè)載荷步的溫度,除非這些節(jié)點(diǎn)的溫度在瞬態(tài)與穩(wěn)態(tài)分析中都相同。至于單元,個(gè)人推薦使用SOLID62,無(wú)論是分網(wǎng)還是施加載荷都比教方便,基本可滿(mǎn)足各類(lèi)瞬態(tài)分析計(jì)算條件。......................

首先了解一個(gè)概念,順序耦合或是直接耦合的選擇是針對(duì)不同的問(wèn)題選擇的,一般地,當(dāng)溫度變化對(duì)于結(jié)構(gòu)的力學(xué)影響相對(duì)很小的時(shí)候,也就是說(shuō)可以忽略的情況下,我們稱(chēng)之為單向弱耦合,此時(shí)采用順序耦合很方便,例如焊接過(guò)程,這樣可以節(jié)省分析時(shí)間!而對(duì)于諸如車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)即車(chē)閘盤(pán)與閘片的接觸,在制動(dòng)過(guò)程中,由于閘片與閘盤(pán)的摩擦生熱會(huì)影響兩者的接觸,同時(shí)由于閘盤(pán)的減速對(duì)閘片的生熱也會(huì)有很大影響,所以?xún)烧呤菑?qiáng)耦合,只能采用直接耦合!

你需要選擇合適的耦合方法才能更好的求解你的問(wèn)題!從實(shí)際情況來(lái)講,直接耦合是最接近現(xiàn)實(shí)的耦合方法,但同時(shí)求解也會(huì)存在困難性!

你的模型如果是熱力過(guò)程同時(shí)進(jìn)行的話(huà),那么這個(gè)求解過(guò)程無(wú)疑是瞬態(tài)的,每一點(diǎn)每一時(shí)刻的溫度值都是需要讀入力學(xué)分析中的相應(yīng)時(shí)刻的,不存在“靜態(tài)力分析和瞬態(tài)熱分析的過(guò)程!

當(dāng)然,如果你的分析過(guò)程是模型先受熱后才開(kāi)始力載荷的作用,那可以進(jìn)行”靜態(tài)力分析“,此時(shí)你的模型熱分析的溫度值你只需對(duì)最終的溫度值以載荷形式賦與結(jié)構(gòu)分析中去,當(dāng)然,這種過(guò)程也就不叫做耦合了!.....................

順序法熱力耦合的基本思路是:在熱載荷作用下溫度場(chǎng)分析的過(guò)程,是熱梯度分布漸變的過(guò)程。采用足夠小的時(shí)間步以保證能夠捕捉到溫度梯度的變化。結(jié)構(gòu)分析跟蹤每個(gè)時(shí)間,溫度(體載荷)可以用其中某個(gè)特定時(shí)間的溫度來(lái)近似表示,這樣可以用一系列的穩(wěn)態(tài)分析來(lái)模擬整個(gè)求解域內(nèi)的應(yīng)力變化。

從理論上來(lái)講,我認(rèn)為是可以在結(jié)構(gòu)分析時(shí)也采用瞬態(tài)分析,把每個(gè)時(shí)間步內(nèi)所有子步的溫度讀出來(lái),作為隨時(shí)間變化的體載荷,應(yīng)該是可行的。但問(wèn)題是:這種做法有沒(méi)有價(jià)值。

由于在溫度場(chǎng)分析時(shí),要求有足夠小的時(shí)間間隔,在該時(shí)間段內(nèi),溫度梯度變化不明顯,取該時(shí)間段內(nèi)某個(gè)溫度值作為體載荷(比如取最后一個(gè)子步),相當(dāng)于瞬態(tài)法分析中施加“階躍“載荷,從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō),穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)分析結(jié)果差別應(yīng)該很小。...........

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