如何用ansys的命令流進行焊接溫度場及應力場計算

2021-09-01 19:02:03 字數 6462 閱讀 2894

1樓:匿名使用者

在溫度場的實際計算中一般所用的溫度引數是混凝土絕熱溫升0,有兩種測定方 法:一是“直接法”,用絕熱溫升試驗直接測定混凝土的絕熱溫升;另一種是先測定 水泥的水化熱,通過計算混凝土的比熱、容重與水泥用量之間的關係,得到該結構的 絕熱溫升,即“間接法”。比較而言,“直接法”相對較為準確,但試驗本身操作複雜。

影響混凝土絕熱量的主要因素一般可認為有【25j:澆築時的溫度、水泥的品種和用 量,以及組合料的配合比等。由於水泥礦物成分的差別,造成了不同水泥的發熱率和 發熱量不同,即產生不同的絕熱溫升,其中鋁酸三鈣(c3a)的發熱率最快,發熱量也 最大,其它對絕熱溫升貢獻顯著的成分依次為矽酸三鈣(c3s)、矽酸二鈣(c2s)和鐵鋁 酸四鈣(c社f)。

因此,在水泥用量相同的情況下,品種不同(rio組成成分不同)的混凝 土絕熱溫升也不同。另一方面,水泥越細,其水化反應及發熱速率就越快,雖不影響 最終發熱量,但對澆築後的短期溫度有較大影響。 在一般的混凝土結構中,由於混凝土的水化反應程序、凝固作用緩慢及逐漸冷卻 等發展過程,隨著齡期增長,其彈性模量會逐漸增大,而溫度應力則大致呈先增大後 減小的趨勢,並可分為三個階段:

①早期應力 一般認為可從澆築混凝土開始算起,為期約一個月左右,直到水化放熱基本結束。 在此階段,初澆的混凝土水化作用明顯,產生大量熱量而導致溫度快速升高,並伴隨 著混凝土凝固而使彈性模量急劇增長。 ②中期應力 一般從水化放熱作用基本結束時開始,至混凝土最終冷卻到穩定溫度時為止。

早 期階段殘餘的溫度應力與該階段中進一步產生的應力相疊加,並伴隨混凝土彈性模量 微幅增長,其增長的幅度則迅速減小。 ③晚期應力 一般認為可從混凝土完全冷卻後算起,包括整個使用執行時期。該階段中無內部 溫度變化的**,溫度應力變化完全由外界氣溫和水溫的變化引起。

3.1.2溫度場的有限元計算原理 (1)熱傳導方程 假定從材質均勻、各相同性的固體中取出一個六面體微元dx***z來進行結構溫 度場的計算,如圖3.1所示【27l: x 圖3-1微元熱傳導原理圖 假定在單位時間內,從微元左側邊界流入的熱量為qxdydz,從微元右側邊界流出 的熱量為qx.咄dydz,則微元體獲得的淨熱量為(qx-qx地)dydz。單位時間內,結構內部 在傳熱過程中通過單位面積的熱量q,其大小與8t/sx(溫度梯度)成正比,其傳導方向 則與6t/6x方向相反,即:

g。:一a罷生 公式(3.2) gj2一以—:一:

£f〕氏lj’麼j cⅸ 式中:t為溫度,單位為℃;九為導熱係數,單位為k耿m%�9�9 ℃); 假設定義單位體積的水泥在單位時間內,由水泥水化熱產生的熱量為qo,則單位 時間內微元體所產生的熱量為q0dxdydz;在時間增量血內,微元體因溫度升高而吸 收的熱量為: q:

印_atd砝xdydz 公式(3—3) df 式中:c為比熱,單位為io/(kg*℃);p為容重,單位為kg/m3:t為時間,單位 為h。

在完全絕熱的條件下,由混凝土水化熱作用而引起單元溫度上升,其溫度度化的 速率為: 塑:旦:

一wq 公式(3—4) 一=三=一 公式‘j一4j af cp cp 式中:q為單位重量的水泥在單位時間內經水化作用放出的熱量,單位為 kj/(kg*h);0為混凝土的絕熱溫升,單位為℃;w為水泥用量,單位為kg/m3。 由於熱量守衡原理,結構單元由溫度升高所吸收的熱量值,與其內部水化熱和從 外界流入的淨熱量之和相等。

因此綜合上述方程組,可得到導熱方程如下: 12 一at=石k【.萬a2t。礦02t‘礦a2tj.。

石q-h-f-iar cp 一=一i一一————,i-一 、敘2 卻2 如‖ cp 公式(3-5) 當單元的溫度不隨時間而變化,即6t/6x=0時,則可稱之為穩定溫度場。 (2)初始和邊界條件 上述推導得到的熱傳導方程,反映了物體的內部溫度與外部空間、時間之間的相 互關係,理論上有無限多個能夠滿足該方程的解。因此,若要計算出與真實情況接近 的溫度場分佈,還需要根據實際工況特點假定一些初始和邊界條件。

初始條件主要包括在混凝土澆築開始的瞬間,結構內部溫度場的分佈規律,通常 可以認為初始瞬時的溫度t0為常數,即t(x,y,z,0)_常數。一般在混凝土澆築塊 溫度的計算過程中,可把澆築溫度視為初始溫度。 理論上的邊界條件一般包括〔28】:

混凝土表面與其周圍介質相互作用的規律、物體 的空間關係和幾何形狀等。為方便計算區分,可以依次分為如下四類邊界條件129〕: ①混凝土的表面溫度為與時間相關的函式t(t),且關係式可假定為己知;假定混 凝土與水接觸時,水溫即為混凝土的表面溫度。

②混凝土韻表面熱流量也是與時間相關的函式0(t),且關係式可假定為己知。 ③當兩結構相互接觸時,不論其材質差異如何,只要相互之間接觸良好,則可假 定其溫度和熱流量在接觸面上為連續的。

2樓:心無旁騖

分方法:延伸劃分、映像劃分、自由劃分和自適應劃分。 延伸網格劃分可將一個二維網格延伸成一個三維網格。

映像網格劃分允許使用者將幾何模型分解成簡單的幾部分,然後選擇合適的單元屬性和網格控制,生成映像網格。ansys程式的自由網格劃分器功能是十分強大的,可對複雜模型直接劃分,避免了使用者對各個部分分別劃分然後進行組裝時各部分網格不匹配帶來的麻煩。自適應網格劃分是在生成了具有邊界條件的實體模型以後,使用者指示程式自動地生成有限元網格,分析、估計網格的離散誤差,然後重新定義網格大小,再次分析計算、估計網格的離散誤差,直至誤差低於使用者定義的值或達到使用者定義的求解次數。

板左右兩側,肋板同一側的兩個螺栓孔的中心距為38mm,螺栓孔中心距離底座外緣和肋板均為19mm,軸承孔中心距離底座上表面為44.5mm,肋板厚度為3mm,軸承孔內外孔半徑分別為22mm、25mm。

砂型的在整個鑄造過程中的作用不言而喻,因此在設計過程中需要參照實際的情況進行,當前依靠經驗進行設計的廠家較多,按照實際情況,結合之前的鑄造由於溫度發生變化,會出現對應的膨脹壓縮的情況,這就是線膨脹現象。其變化是在一定的壓力值下,溫度的改變引起的體積的改變,也就是用熱膨脹係數表示,上述中,熱膨脹係數隨著溫度的增加而呈現增大的趨勢,溫度在0-200的時候線膨脹係數增大速度最快,200-1000的時候速度稍緩,1000之後,線膨脹係數增大速度呈現最慢的情況。

砂型鑄造是傳統的鑄造方法,它適用於各種形狀、大小、批量及各種常用合金鑄件的生產。砂型引數之間的關係均由下列各圖表示出來。彈性模量可視為衡量材料產生彈性變形難易程度的指標,其值越大,使材料發生一定彈性變形的應力也越大,即材料剛度越大,亦即在一定應力作用下,發生彈性變形越小

說明:又稱楊氏模量。彈性材料的一種最重要、最具特徵的力學性質。

是物體彈性變形難易程度的表徵。上述得出的圖形中,楊氏模量隨著溫度的變化呈現出類似線性的遞減曲線。一個物體或者一個系統內部之間有溫度的差別就會形成熱傳導,物體內部溫度場的分佈情況決定了熱傳導的速度,在實際中存在著很多種類的熱傳導,其熱傳導的規律有一定的研究價值,是進行熱應力分析的基礎。

由圖可見,所研究的鑄件密度是相同的,不會有什麼變化,對於實際情況來說,鑄件從金屬高溫液體一直到凝固冷卻成型,整個過程特別複雜,其屬於一個高溫、動態並且是瞬時變化的過程,但是在研究中,為了研究的便利性,必須將其理想化,可以將其設定為密度不變,能夠在理想情況下進行此項研究來獲取理論的結果,針對其受熱、受力情況,再進行實際的調整。

ansys 焊接溫度場熱分析

3樓:匿名使用者

把你畢業設計具體內容郵給我,我好傳給你合適的pdf

我的:[email protected]

看你郵箱

4樓:匿名使用者

我這有一個熱分析的資料,你自己看看吧

5樓:荒野上的流浪者

l 熱分析的基礎知識,即熱分析的特點、ansys熱分析的主要型別及熱載荷/邊界的定

義。 l 穩態傳熱的基礎知識,熱分析單元及穩態傳熱分析的主要步驟及每步分析中需要注

意事項,例項講解穩態熱分析的過程。

l 瞬態傳熱的基礎知識,穩態傳熱分析的主要步驟及每步分析中需要注意事項(特別

是求解及求解選項設定),例項講解瞬態傳熱分析的過程。簡單的相變問題的基礎知

識。 l 輻射傳熱的基礎知識,輻射傳熱分析的主要步驟及每步中與傳統熱分析的差異。

l 耦合場的基礎知識,常見的耦合場求解方法及其每種方法的優缺點,熱應力分析的

主要步驟及與通常非耦合場分析的差異。

學好、用好 ansys 熱分析功需要首先了解熱分析的基礎知識,然後通過加強專業學習

的同時提高實際動手的能力,在實踐中提高使用 ansys 進行熱分析的能力。下面首先介紹

熱分析的基礎知識。

6.1 熱分析簡介

熱分析用於計算一個系統或部件的溫度分佈及其它熱物理引數,如熱量的獲取或損失、

熱梯度、熱流密度(熱通量)等。熱分析在許多工程應用中扮演重要角色,如內燃機、渦輪

機、換熱器、管路系統、電子元件等。

6.1.1 ansys 熱分析特點

ansys 熱分析有以下幾個特點:

y ansys 功能元件熱分析能力

在 ansys/multiphysics、ansys/mechanical、ansys/thermal、ansys/flotran、

ansys/ed 五種產品中包含熱分析功能,其中 ansys/flotran 不含相變熱分析。

y ansys 熱分析原則

ansys熱分析基於能量守恆原理的熱平衡方程,用有限元法計算各節點的溫度,並匯出

其它熱物理引數。

y ansys 熱分析型別

ansys 熱分析包括熱傳導、熱對流及熱輻射三種熱傳遞方式。此外,還可以分析相

變、有內熱源、接觸熱阻等問題。

6.1.2 ansys 熱分析的分類

ansys 熱分析分為兩大類,即傳統的熱分析和熱耦合分析。

383第二章 有限元分析基礎

1.ansys熱分析

依據溫度場與時間的變化關係,ansys熱分析可以分為以下兩種:

1.穩態傳熱

穩態傳熱就是系統的溫度場不隨時間變化。

2.瞬態傳熱

瞬態傳熱,顧名思義就是系統的溫度場隨時間明顯變化

2.熱耦合分析

耦合分析,就是將熱分析與其他型別的分析結合起來進行分析。ansys可能進行的熱耦

合分析包括以下幾個方面:

y 熱-結構耦合分析

y 熱-流體耦合分析

y 熱-電耦合分析

y 熱-磁耦合分析

y 熱-電-磁-結構耦合分析

6.1.3 熱分析邊界條件及初始條件

對於 ansys 熱分析而言,其提供的邊界條件或者初始條件可以分為以下其中:溫度、

熱流率、熱流密度、對流、輻射、絕熱和生熱。

6.1.4 ansys 熱分析誤差估計

對於任何分析都不可能決定精確,這要求在進行分析時進行誤差評估,儘量減小誤差。

ansys 熱分析誤差估計主要應用於以下幾種情況:

y 只能評估網格密度因素引起的誤差

y 只適合單溫度自由度單元(solid 或者shell單元)

y 僅對線性、穩態熱分析有效

y 通過自適應網格劃分可以減少誤差

y 熱誤差估計基於單元邊界熱流密度不連續

6.2 穩態傳熱分析

6.2.1 穩態傳熱簡介

穩態傳熱用於分析穩定的熱載荷對系統或部件的影響。通常在進行瞬態傳熱分析以前,

進行穩態熱分析用於確定初始溫度分佈。

穩態熱分析可以通過有限元計算確定由於穩定的熱載荷引起的溫度、熱梯度、熱流率、

熱流密度等引數

384第六章 熱分析 385

6.2.2 熱分析單元簡介

熱分析涉及到的單元有大約40 種,其中純粹用於熱分析的有 14 種單元:

1.線性單元

link32 兩維二節點熱傳導單元

link33 三維二節點熱傳導單元

link34 二節點熱對流單元

link31 二節點熱輻射單元

2.二維實體單元

plane55 四節點四邊形單元

plane77 八節點四邊形單元

plane35 三節點三角形單元

plane75 四節點軸對稱單元

plane78 八節點軸對稱單元

3.三維實體單元

solid87 六節點四面體單元

solid70 八節點六面體單元

solid90 二十節點六面體單元

4.殼單元

shell57 四節點

5.點單元

mass71

有關各種單元的詳細解釋,請藉助 ansys help。

6.2.3 穩態傳熱分析的主要步驟

和任何型別問題分析過程大致類似,ansys熱分析可分為以下三個步驟,首先是建立有

限元模型,然後施載入荷並求解,最後是檢視分析結果。

1.建立有限元模型

建模過程與一般型別問題分析過程大致一樣:

1.分析前的準備工作

建模前的準備工作主要有:建立檔案資料夾,選擇檔名,新增標題並選擇合理的單位。

熱分析建議採用國際單位制。

2.進入前處理器

3.選擇熱分析單元型別,定義單元選項。

4.定義實常數

5.定義材料熱效能引數

對於穩態傳熱分析只需要定義材料的導熱係數。材料的導熱係數可以是恆定的,也可以

是隨溫度變化的。

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