Стационарный тепловой анализ
Цель работы: провести стационарный тепловой анализ конструкции (рис. 23)
Конструкция:пластина с двумя отверстиями, находящаяся в воздухе с температурой 200C и нижняя сторона пластины (по рис. 23) нагрета до температуры 1100C. Пластина считается тонкой, т.е. градиент температуры по толщине пластины равен нулю.
Тип анализа | Нелинейный тепловой расчет конструкции |
Тип используемого конечного элемента | Двумерный твердотельный (Solid) |
Тип граничных условий | Конвекция |
Возможности | Задание теплопроводности как функции температуры, распределение температуры по конструкции |
Р Рис. 23
Порядок выполнения работы:
Задаем рабочее имя:
UTILITI MENU=> FILE=> CHANGE JOBNAME … задаем переменной FILNAM свое значение вместо указанного FILE, при этом изменяется имя проекта (группы файлов).
1. Определяем тип анализа:
MAIN MENU=> PREFERENCES…=> THERMAL=> ОК (тепловой расчет).
2. Выбираем тип используемого элемента, задаём его толщину и определяемся со свойствами материала:
1. Выбираем конечный элемент –MAIN MENU=> PREPROCESSOR => ELEMENT TYPE => ADD/EDIT/DELETE… => ADD… => THERMAL SOLID QUAD 4 NODE 55 => OK => CLOSE.
Задаем материал:
M.M.=> PREPROCESSOR => MATERIAL PROPS => MATERIAL MODELS. Затем, следуя цифрам на рисунке 21, выполняем действия:
1)
|
|
2) Аналогично раскрываем DENSITY и в поле DENSзадаем 7800 кг/м3=>OK=>Material=>Exit (задали плотность материала)
3. Строим деталь (рис. 25):
А. Прямоугольник со сторонами 0.5 и 0.75 метра:
M.M. =>PREPROCESSOR => –MODELING– CREATE => –AREAS– RECTANGLE => BY DIMENSIONS… и задаем координаты X1, X2 и Y1, Y2 равные 0, 0.5 и 0, 0.75 соответственно. Нажимаем ОК.
Б. Окружность радиусом 0.1 метра, с координатами центра окружности 0.25, 0.15 по оси OX и OY:
M. M.=> PREPROCESSOR => –MODELING– CREATE => –AREAS– CIRCLE=> SOLID CIRCLE далее задаем указанные координаты и радиус и нажимаем ОК (появляется белая окружность).
В. Окружность радиусом 0.1 метра, с координатами центра окружности 0.25, 0.6 по оси OX и OY:
M. M. => PREPROCESSOR => –MODELING– CREATE => –AREAS– CIRCLE => SOLID CIRCLEдалее задаем указанные координаты и радиус и нажимаем ОК (появляется вторая белая окружность).
4. Создаем конструкцию посредством логического вычитания геометрических объектов (рис. 25):
M. M. => PREPROCESSOR => –MODELING– OPERATE => –BOOLEANS– SUBTRACT=> AREAS, затем нажимаем на прямоугольник 1 и на ОК, далее нажимаем сначала на окружность 2, потом 3, потом ОК.
СОХРАНИТЬ МОДЕЛЬ!!! – нажав SAVE_DB (вверху справа окна, если понадобится открыть модель то войти в File=>Resume from).
5. Разбиваем конструкцию на конечные элементы рис. 26:
|
M. M. => PREFERENCES => –MESHING– SIZE CNTRLS => –MANUAL SIZE– –GLOBAL– SIZE и переменной SIZE присваиваем значение 0.025, нажимаем ОК.
Б. Проводим разбиение:
M.M.=> PREFERENCES => –MESHING– MESH => –AREAS– FREE => PICK ALL.
5. Задаем граничные условия рис. 26:
А. Задаем температуру окружающей среды, контактирующую с поверхностью конструкции: M.M. => SOLUTION=> –LOADS– APPLY => CONVECTION => ON AREASи нажимаем на поверхность, потом ОК. В окне, переменной VALI и VAL2I присваиваем значение 20 и нажимаем ОК.
Б. Задаем температуру, действующую на линию 2 (внизу):
M.M. => SOLUTION=> –LOADS– APPLY => CONVECTION => ON LINESи нажимаем на данную линию, потом ОК. В окне, переменной VALI и VAL2I присваиваем значение 110 и нажимаем ОК.
В. Определяем величину шага интегрирования при решении:
|
6. Проводим расчет:
M.M. => SOLUTION => –SOLVE– CURRENT LS => OK.
7. Просматриваем результаты:
А. Картины распределения температуры:
M.M. => GENERAL POSTPROC => PLOT RESULTS => –CONTOUR PLOT– NODAL SOLU => DOF SOLUTION => OK.
Содержание отчета: краткие теоретические сведения, подробное описание всех шагов расчета с помощью ANSYS при проведении теплового анализа, рисунки состояния детали после приложения нагрузок. Выводы.