WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |

« Руководство по основным методам проведения анализа в программе ANSYS. ...»

-- [ Страница 2 ] --

• BFV задание может конфликтовать с BFK заданием на любой из ключевых точек.

Программа ANSYS передает заданные на твердую модель объемные нагрузки на соответствующую конечно элементную модель в следующей последовательности:

1. В возрастающей последовательности нумерации объемов, BFV нагрузки передаются через BFE нагрузки на элементы объема, или, при отсутствии элементов, через BF нагрузки на узлы объемов (и граничным площадям, линиям и ключевым точкам).

2. В возрастающей последовательности нумерации площадей, BFA нагрузки передаются через BFE нагрузки на элементы площади, или, при отсутствии элементов, через BF нагрузки на узлы площадей (и граничным линиям и ключевым точкам).

3. В возрастающем порядке нумерации линий, BFL нагрузки передаются через BFE нагрузки на элементы линий, или при отсутствии элементов, через BF нагрузки на узлы линий (и ключевые точки).

4. BFK нагрузки передаются через BF нагрузки на узлы, ключевые точки (и на присоединенные линии, площади и объемы, если встречаются условия расширения).

Соответственно, для конфликтующих объемных нагрузок твердой модели в случае С, BFK команды перезапишут BFL команды, BFL команды перезапишут BFA команды, и BFA команды перезапишут BFV команды. Для конфликтующих объемных нагрузок, объемная нагрузка заданная на линию (площадь, объем) которая имеет более высокий номер, перезапишет нагрузку, заданную на линию (площадь, объем) которая имеет меньший номер.

Порядок задания нагрузки не имеет значения.

Примечание.

Любой конфликт, обнаруженный в течение передачи нагрузки с твердого тела приводит к появлению следующего (или подобного) сообщения:

***WARNING*** Body load TEMP from line 12 (1st value=77) is overwriting a BF on node 43 (1st value=99) that was previously transferred from another BFV, BFA, BFL or set of BFK's.

Объемная TEMP нагрузка линии 12 (первое значение=77)перезаписывает BF на 43 узле (первое значение=99) которое ранее было передано с другого BFV, BFA, BFL или BFK набора.

Изменение значений условий ограничения BFK, BFL, BFA, или BFV между решениями может привести к появлению большого количество подобных сообщений при второй или последующих передачах граничных условий. Это можно предотвратить, удалив узловые BF нагрузки между решениями, воспользовавшись командами BFVDELE, BFADELE, BFLDELE, и/или BFDELE.

2.6.9. Инерционные нагрузки.

Для инерционных нагрузок используются следующие команды:

Команды инерционных нагрузок Command ACEL CGLOC CGOMGA CMDOMEGA CMOMEGA DCGOMG DOMEGA IRLF OMEGA Не существует специальных команд, предназначенных для составления списка или удаления инерционных нагрузок. Для составления и вывода списка инерционных нагрузок используйте следующее STAT, INRTIA. Для удаления инерционной нагрузки установите нулевое значение нагрузки. Т.е можно установить нулевое значение инерционной нагрузки, но нельзя удалить ее. Для линейных шагов нагружения, инерционные нагрузки “спадают” до нуля.

Команды ACEL, OMEGA, и DOMEGA задают ускорение свободного падения, угловую скорость и угловое ускорение соответственно в глобальной прямоугольной системе координат.

Примечание.

Для задания командой ACEL ускорения свободного падения в отрицательном направлении оси Y, необходимо задать положительное значение ускорения свободного падения.

Используйте команды CGOMGA и DCGOMG для задания угловой скорости и углового ускорения вращающегося тела. Команда CGLOC задает расположение системы координат относительно начала отсчета глобальной прямоугольной системы координат. Вы можете использовать эти команды, например, для включения эффектов Кориолиса в статичном анализе.

Вы можете также использовать команды CMOMEGA и CMDOMEGA для задания скорости вращения и эффектов ускорения для задаваемых вами компонентов элемента. Вы также можете задать параметры осевого или скалярного вектора или определить три компонента величины вращения и указать рассматриваемую точку пространства. Используйте эти команды только для компонентов элемента.

Инерционные нагрузки имеют силу только в том случае, если ваша модель имеет массу, которая обычно определяется по заданной плотности (можно также задать массу модели, используя элементы массы, например, MASS21, но наиболее часто используется плотность что гораздо более удобнее). Что касается других данных, программа ANSYS требует использования совместимых единиц массы. Если вы привыкли к английской системе единиц, то возможно, что когда ни будь у вас появится желание использовать весовую плотность (lb/in3) вместо массовой плотности (lb-sec2/in/in3), для удобства.

Используйте весовую плотность вместо массовой плотности только в следующих случаях:

• Модель будет использована только в статичном анализе.

• Не должна быть задана угловая скорость или угловое ускорение.

• Ускорение свободного падения равно единице (g = 1.0).

Удобный способ задать плотность так чтобы можно было быстро использовать ее в удобной форме весовой плотности или в совместимой форме массовой плотности заключается в задании значения параметра ускорения свободного падения, g:

Способы задания плотности.

Удобная форма Совместимая форма Описание g = 1.0 g = 386.0 Определение параметра MP,DENS,1,0.283/g MP,DENS,1,0.283/g Плотность стали ACEL,,g ACEL,,g Гравитационная нагрузка 2.6.10. Сопряженные нагрузки.

Сопряженный анализ обычно вовлекает задание результатов расчета одного анализа в качестве нагрузок для другого анализа. Например, вы можете задать узловые температуры вычисленные в тепловом анализе в качестве объемной нагрузки в структурном анализе (для теплового напряжения). Аналогично вы можете задать магнетические силы, вычисленные в анализе магнитного поля в качестве узловых сил в структурном анализе. Для задания таких сопряженных нагрузок, используйте один из предлагаемых вариантов:

Команда:

LDREAD GUI:

Main Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Apply> load type> From source Main Menu> Solution> Define Loads> Apply> load type> From source Дополнительную информацию по использованию этих команд а разных типах сопряженного анализа смотрите в ANSYS Coupled-Field Analysis Guide.

2.6.11. Осесимметричные нагрузки и реакции.

Для ограничивающих условий, поверхностных нагрузок, объемных нагрузок, и ускорения свободного падения в Y направлении, вы задаете нагрузки точно, как они должны быть заданы для любой несимметричной модели. Однако, для концентрированных сил процедура задания немного отличается. Для этих параметров, значения входной силы, импульса и так далее задаются на все 360°. То есть значение нагрузки вводится в терминах общей нагрузки по окружности. Например, если осесимметричная осевая нагрузка 1500 фунтов на дюйм окружности задается на 10 дюймовый диаметр трубы, общая нагрузка 47,124 lb. (1500*2 * = 47,124) задается на узел N следующим образом:

F,N,FY, Осесимметричные результаты интерпретируются таким же образом, что и соответствующие входные нагрузки. То есть силы реакции, импульсы и так далее предоставляются в терминах общей нагрузки (360°).

Осесимметричные гармонические элементы требуют, чтобы их нагрузки были заданы в форме, которую программа может интерпретировать в виде ряда Фурье. Команда MODE (Main Menu> Preprocessor> Loads> Load Step Opts> Other> For Harmonic Ele or Main Menu> Solution> Load Step Opts> Other> For Harmonic Ele), вместе с другими командами нагрузки (D, F, SF, etc.), требуется для этих элементов. Дополнительную информацию смотрите в ANSYS Commands Reference.

Концентрированные осесимметричные нагрузки Заданы на 360.

2.6.11.1. Дальнейшие советы и предупреждения.

Будьте внимательны при задании необходимого количества ограничивающих условий для предотвращения нежелательных сингулярностей, разрывов, жестких перемещений.

Например, для осе симметричной модели твердой структуры, такой как твердая балка, недостаток ограничения степени свободы UX вдоль оси симметрии может вызвать фиктивные пустоты.

Центральное ограничение степени свободы для осе симметричной твердой структуры.

2.6.12. Нагрузки не влияющие на степень свободы.

Если заданная нагрузка не влияет на степень свободы, программа ANSYS игнорирует такую нагрузку. Например, предположим серию соединенных коллинеарных элементов LINK1.

Нагрузки нормальные к линии элементов игнорируются когда вы задаете их на внешние степени свободы. Если, однако, связи находятся под напряжением и используется “крепление жесткости”, нагрузки не игнорируются, поскольку существует сопротивление (жесткость) в направлении нагрузки. Тот же принцип используется для мембраны оболочечных элементов.

2.6.13. Начальное напряжение.

Вы можете задать начальное напряжение в качестве нагрузки в ANSYS при выполнении структурного анализа. Нагрузка начального напряжения допустима только в статическом или полном нестационарном анализе (анализ может быть как линейным, так и нелинейным).

Начальные напряжения могут быть заданы только на первом шаге нагружения.

Примечание.

Начальные напряжения интерпретируются так, как если бы они были заданы на эластичные материалы.

Постоянные напряжения могут быть заданы командой ISTRESS. Используйте команду ISFILE для чтения начальных напряжений из файла входных данных и для вывода и удаления начальных напряжений. Аргументы команды позволяют ограничивать начальные напряжения для определенных типов материала.

Для задания начальных напряжений для определенного слоя многослойного элемента SHELL181, можете использовать идентификационный номер материала слоя. Используйте поле MATx команды задания начального напряжения для установки идентификационного номера материала этого слоя. Также можно задать начальные напряжения на все слои элемента SHELL181 и затем удалить начальные напряжения на ненужных слоях командой ISFILE, delete, elementID, номер слоя. Вы можете вывести в список и удалить начальные напряжения конкретного слоя многослойного элемента SHELL181 при помощи команд задания начального напряжения.

Начальное напряжение поддерживается следующими типами элемента: PLANE42, SOLID45, PLANE82, SOLID92, SOLID95, LINK180, SHELL181, PLANE182, PLANE183, SOLID185, SOLID186, SOLID187, BEAM188, и BEAM189. Команда ISWRITE может быть использована для записи, результирующих начальных напряжений в файл. Эта команда может быть использована только в процессоре /SOLUTION. Описание всех команд начального напряжения смотрите в ANSYS Commands Reference.

Только один метод (ISFILE, ISTRESS, или пользовательская подпрограмма USTRESS) может быть использован для ввода начальных напряжений. Выполнение команд начального напряжения более одного раза перезапишет предыдущие значения начальных напряжений.

2.6.13.1. Формат файла начального напряжения.

Аргумент LOC команды ISFILE позволяет задать расположение начальных напряжений, считываемых из файла. Начальные напряжения могут быть заданы на среднюю точку элемента или на интегральные точки элемента. Значение принятое по умолчанию для LOC равно 0, что соответствует средней точке элемента. LOC = 1 соответствует интегральным точкам элемента. Вы можете также задать разные расположения начальных напряжений для каждого из элементов сетки установив LOC = 2. В этом случае расположение начального напряжения для каждого элемента будет указано по флагу локального расположения в индивидуальных записях элемента в файле начальных напряжений. LOC = 3 указывает на то, что состояние начального напряжения одинаково для каждого элемента сетки. Для этого случая только один тензор напряжения необходимо задать для всех элементов.

Расположения и номера интегральных точек для различных типов элемента приведены в Section 13.1 и Chapter 14 в ANSYS, Inc. Theory Reference. Начальные напряжения для BEAM и SHELL элементов должны быть заданы во всей области.

Для того, чтобы использовать команду ISFILE, начальные напряжения должны быть приведены во внешнем ASCII файле. Комментарии в файле начального напряжения задаются восклицательным знаком, который используется в качестве первого символа в строке комментария. Первая линия для каждой записи элемента должна начинаться с символьной строки "EIS" за которой следует номер элемента и необязательный флаг локального расположения. Эти пункты должны быть разделены запятыми. Флаг локального расположения будет игнорирован если аргумент LOC команды ISFILE имеет значение 0, или 3. Если LOC = 2, то флаг локального расположения должен быть задан для каждого элемента. Флаг локального расположения должен иметь одно из следующих значений: 0 для средней точки элемента (активно по умолчанию), или 1 для интегральных точек. Задание других значений приведет к тому, что программа проигнорирует команду ISFILE.

За первой линией каждого элемента следуют линии, задающие напряжение для каждой точки элемента к которой прикладывается напряжение. Когда LOC = 0, должна задаваться только одна запись напряжения в средней точке каждого элемента. Когда LOC = 1, количество записей напряжения для каждого элемента равно числу интегральных точек элемента.

ANSYS ожидает шесть компонент тензора напряжения в каждой записи напряжения. Исходя из типа элемента, ANSYS прочтет только значимые компоненты тензора напряжения для каждой записи напряжения. Когда LOC = 3, запись напряжения для первого элемента в файле начального напряжения будет использована для задания общего начального напряжения для всех элементов. Начальные напряжения должны быть заданы в локальной системе координат элемента. Если для элемента задана система координат элемента (ESYS), начальные напряжения должны быть заданы в этой системе координат.

Файл начального напряжения записываемый командой ISWRITE имеет тот же формат, что и файл исходных данных.

2.6.13.2. Пример импорта начальных напряжений в ANSYS Следующий пример показывает, как задать файл начальных напряжений и как использовать команду ISFILE для чтения этого файла.

Моделируется консольная балка длиной 10 единиц и глубиной 1 единица. Модель балки будет состоять из пяти элементов PLANE42. При X = 0 все узлы ограничиваются нулевым смещением.

Следующий файл, istress.ist, содержит начальные напряжения, считываемые ANSYS.

Каждый элемент имеет четыре интегральные точки, таким образом каждый элемент должен иметь четыре записи напряжений, соответствующие четырем интегральным точкам.

! ************ Файл инициализации напряжений для ANSYS ************ !

! Этот файл, istress.ist, содержит данные начальных напряжений ! для 5 элементов PLANE42.

!

! Напряжения для элемента ! Sx Sy Sz Sxy Syz Sxz eis, -3117691.453622, -87.56555196445, 0.0, -99999.99999990, 0.0, 0. -3117691.453622, -326.7990889251, 0.0, -99999.99999990, 0.0, 0. 3117691.453622, -326.7990889248, 0.0, -99999.99999990, 0.0, 0. 3117691.453622, -87.56555196422, 0.0, -99999.99999990, 0.0, 0. !

! Напряжения для элемента ! Sx Sy Sz Sxy Syz Sxz eis, -2424871.130595, 23.46311893908, 0.0, -99999.99999991, 0.0, 0. -2424871.130595, 1219.630803748, 0.0, -99999.99999991, 0.0, 0. 2424871.130595, 1219.630803748, 0.0, -99999.99999991, 0.0, 0. 2424871.130595, 23.46311893943, 0.0, -99999.99999991, 0.0, 0. !

! Напряжения для элемента ! Sx Sy Sz Sxy Syz Sxz eis, -1732050.807568, -6.286923759268, 0.0, -99999.99999989, 0.0, 0. -1732050.807568, -4551.724125935, 0.0, -99999.99999990, 0.0, 0. 1732050.807568, -4551.724125935, 0.0, -99999.99999989, 0.0, 0. 1732050.807568, -6.286923743552, 0.0, -99999.99999989, 0.0, 0. !

! Напряжения для элемента ! Sx Sy Sz Sxy Syz Sxz eis, -1039230.484542, 1.684576148808, 0.0, -99999.99999990, 0.0, 0. -1039230.484542, 16987.26570008, 0.0, -99999.99999991, 0.0, 0. 1039230.484542, 16987.26570014, 0.0, -99999.99999991, 0.0, 0. 1039230.484541, 1.684576134896, 0.0, -99999.99999990, 0.0, 0. !

! Напряжения для элемента ! Sx Sy Sz Sxy Syz Sxz eis, -346410.1615140,-0.4513808515767, 0.0, -100000.0000001, 0.0, 0. -346410.1615140, -63397.33867442, 0.0, -100000.0000001, 0.0, 0. 346410.1615140, -63397.33867442, 0.0, -100000.0000001, 0.0, 0. 346410.1615140,-0.4513808514312, 0.0, -100000.0000001, 0.0, 0. !

! Конец файла начальных напряжений !*************************************************************** В следующей программе ANSYS считывает начальные напряжения (используя команду ISFILE) из файла istress.ist и задает их для первого шага нагружения. Эти начальные напряжения появляются вследствие изгиба балки на один из концов которой задана нагрузка в 105 единиц.

/prep /title, Пример импорта начальных напряжений в ANSYS et,1,PLANE42 ! Плоский элемент PLANE mp,ex,1,1.0e mp,nuxy,1,0. !

! Задаем узлы !

n, n,2,2. n,3,4. n,4,6. n,5,8. n,6,10. n,7,,1. n,8,2.0,1. n,9,4.0,1. n,10,6.0,1. n,11,8.0,1. n,12,10.0,1. !

! Задаем 5 элементов !

e,1,2,8, e,2,3,9, e,3,4,10, e,4,5,11, e,5,6,12, ! Задать нулевое смещение узлов с x= nsel,s,loc,x, d,all,all nall finish !

/solu ! Чтение начальных напряжений из файла istress.ist ! с последующим заданием в качестве нагрузки для первого шага нагружения.

! Входные напряжения соответствуют расположению интегральных точек элемента ! это обеспечивается за счет задание в поле LOC команды ISFILE единицы.

!

isfile,read,istress,ist,, ! List the initial stresses isfile,list outres,all,all solve finish !

/post set,last prnsol,u finish 2.6.13.3. Задача, использующая ISTRESS При помощи команды ISTRESS постоянные напряжения могут быть заданы на все выбранные элементы. Команда ISFILE может быть использована для удаления напряжений с определенных элементов после задания напряжений. ISFILE также может быть использована для вывода в список заданных напряжений. Следующий код демонстрирует пример использования этих команд.

solution !

! задаем постоянные значения для начального напряжения.

!

istress,1322.34,2022.21,302.43,4040.32,5076.32,6021. !

! Проверяем заданные напряжения, затем удаляем напряжения элемента № !

! isfile,list isfile,dele, !

! проверяем окончательный результат и запускаем решение.

!

isfile,list solve FINISH 2.6.13.4. Файл выходных данных, записываемый командой ISWRITE Файл начальных напряжений, записанный командой ISWRITE имеет тот же формат, что и файл исходных данных. Напряжения в файле вычисляются в интегральных точках при соблюдении условий сходимости в ходе выполнения нелинейного анализа. Если тип анализа линейный, напряжения вычисляются после завершения решения. Файл начальных напряжений после выполнения этой команды выглядит следующим образом:

!

! ******* INITIAL STRESS FILE ev181-64s.ist <---- File Name !

!

!INITIAL STRESS RECORD FOR ELEMENT 3 <---- Element Records.

! SX SY SZ SXY SYZ SXZ eis, 3, 78.6886 122.471 0.000000E+00 55.7557 0.000000E+ 0.000000E+ 47.2161 73.4892 0.000000E+00 33.4552 0.000000E+ 0.000000E+ 0.730024E-02 0.167903E-01 0.000000E+00 0.442187E-02 0.000000E+ 0.000000E+ -47.2015 -73.4556 0.000000E+00 -33.4464 0.000000E+ 0.000000E+ -78.6740 -122.437 0.000000E+00 -55.7469 0.000000E+ 0.000000E+ !

!

!INITIAL STRESS RECORD FOR ELEMENT ! SX SY SZ SXY SYZ SXZ eis, 2, 111.393 -10.2521 0.000000E+00 -5.40234 0.000000E+ 0.000000E+ 66.8419 -6.14723 0.000000E+00 -3.24392 0.000000E+ 0.000000E+ 0.149626E-01 0.101159E-01 0.000000E+00 -0.630216E-02 0.000000E+ 0.000000E+ -66.8120 6.16746 0.000000E+00 3.23132 0.000000E+ 0.000000E+ -111.363 10.2724 0.000000E+00 5.38973 0.000000E+ 0.000000E+ !

!

!INITIAL STRESS RECORD FOR ELEMENT ! SX SY SZ SXY SYZ SXZ eis, 1, -486.946 -146.209 0.000000E+00 -82.7928 0.000000E+ 0.000000E+ -292.163 -87.7187 0.000000E+00 -49.6735 0.000000E+ 0.000000E+ 0.121788E-01 0.172217E-01 0.000000E+00 0.534346E-02 0.000000E+ 0.000000E+ 292.187 87.7531 0.000000E+00 49.6842 0.000000E+ 0.000000E+ 486.971 146.244 0.000000E+00 82.8035 0.000000E+ 0.000000E+ !

!

2.6.14. Задание нагрузок, используя параметры массива (тип TABLE).

Для задания нагрузок, используя параметры TABLE, используйте соответствующие команды нагружения или маршруты меню. Однако, вместо задания значения конкретной нагрузки, задайте имя параметра табличного массива. Не все граничные условия поддерживают табулированные нагрузки;

пожалуйста обратитесь к документации для того, чтобы убедиться в том, что нагрузки, с которыми вы работаете, поддерживают табулированные нагружения.

Примечание.

При задании нагрузок через команды, вы должны заключить имя таблицы в символы процента: %имя таблицы%. Например, для задания таблицы значений конвекции, необходимо выполнить подобную приведенной ниже команду:

SF,all,conv,%sycnv%,tbulk Если ваши данные не могут быть представлены в табличном виде, можно использовать функцию для задания граничного условия.

Если работаете в интерактивном режиме, можете задать новую таблицу во время задания нагрузки, выбрав опцию "new table". Вам будет предложена последовательность диалоговых окон, предназначенных для задания таблицы. Вы можете также задать таблицу перед заданием нагрузок, для этого выберете следующий маршрут Utility Menu> Parameters> Array Parameters> Define/Edit, или используйте команду *DIM. Если работаете в пакетном режиме, необходимо задать таблицу перед выполнением команд задания нагрузки.

Дополнительную информацию по определению параметров табличного массива (интерактивно и через команды) смотрите в TABLE Type Array Parameters в ANSYS APDL Programmer's Guide.

2.6.14.1. Задание первичных параметров.

При задании параметров табличного массива, можете определить разные первичные переменные, в зависимости от типа выполняемого анализа. В нижеприведенную таблицу сведены граничные условия и их первичные переменные для поддерживаемых типов анализа. Дополнительные первичные переменные доступны при использовании функциональных граничных условий. Первичные переменные показаны в виде меток, используемых командой *DIM.

Типы граничного условия и соответствующие первичные переменные.

Граничное условие Первичная Команда переменная Тепловой анализ Постоянная TIME, X, Y, Z D,,(TEMP, TBOT, TE2, TE3,..., TTOP) температура Тепловой поток TIME, X, Y, Z, TEMP F,,(HEAT, HBOT, HE2, HE3,..., HTOP) Коэффициент TIME, X, Y, Z, TEMP, SF,,CONV теплоотдачи VELOCITY (Конвекция) Температура среды TIME, X, Y, Z SF,,,TBULK (Конвекция) Плотность потока TIME, X, Y, Z, TEMP SF,,HFLU Энерговыделение TIME, X, Y, Z, TEMP BFE,,HGEN Общее TIME BFUNIF,TEMP энерговыделение Структурный анализ Смещения TIME, X, Y, Z, TEMP D,(UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ) Силы и моменты TIME, X, Y, Z, TEMP F,(FX,FY,FZ,MX,MY,MZ) Давления TIME, X, Y, Z, TEMP SF,,PRES Температура TIME BF,,TEMP Электрический анализ Напряжение TIME, X, Y, Z D,,VOLT Ток TIME, X, Y, Z F,,AMPS Жидкостный анализ Давление TIME, X, Y, Z D,,PRES Расход TIME, X, Y, Z F,,FLOW FLOTRAN Узловые степени TIME, X, Y, Z, TEMP, D,,(VX,VY,VZ,PRES,TEMP,ENKE, свободы VELOCITY, ENDS,SP01-SP06) PRESSURE Узловые степени TIME, X, Y, Z, TEMP, D,,(UX,UY,UZ) свободы для ALE VELOCITY, PRES, Xr, Yr, Zr Граничное условие Первичная Команда переменная Плотность потока TIME, X, Y, Z, TEMP, SF,,HFLU VELOCITY, Коэффициент PRESSURE SF,,CONV теплоотдачи Энерговыделение TIME, X, Y, Z, TEMP, BFE,,HGEN элемента VELOCITY, PRESSURE Узловое TIME, X, Y, Z, TEMP, BF,,HGEN энерговыделение VELOCITY, PRESSURE Узловая сила TIME, X, Y, Z, TEMP, BF,,FORCE VELOCITY, PRESSURE Тепловое излучение TIME, X, Y, Z, TEMP, SF,,RAD VELOCITY, PRESSURE Метка VELOCITY ссылается на величину степени свободы скорости или на вычисленную элементом FLUID116 скорость.

Дополнительно некоторые вещественные константы элементов SURF151, SURF152, и FLUID116 могут иметь первичные переменные.

Вещественные константы и соответствующие первичные переменные.

Вещественные константы Первичные переменные SURF151, SURF Скорость вращения TIME, X. Y, Z FLUID Скорость вращения TIME, X, Y, Z Коэффициент скольжения TIME, X, Y, Z 2.6.14.2. Определение независимых переменных.

Переменная отличная от приведенных выше первичных переменных, задается независимым параметром. Для задания независимого параметра, определите дополнительную таблицу для этого параметра. Таблица должна иметь то же имя, что и независимый параметр и может определять зависимость независимого параметра от первичной переменной или другого независимого параметра. Можете задать необходимое количество независимых параметров, но все независимые параметры должны иметь отношение к первичной переменной.

Например, предположим, что коэффициент теплоотдачи (HF) зависит от скорости вращения (RPM) и температуры (TEMP). Первичной переменной в этом случае является TEMP.

Независимой переменной является RPM, которая меняется во времени. В этом сценарии, вам нужно задать две таблицы: одна таблица определяет зависимость RPM от TIME и другая, зависимость HF от RPM и TEMP.

*DIM,SYCNV,TABLE,3,3,,RPM,TEMP SYCNV(1,0)=0.0,20.0,40. SYCNV(0,1)=0.0,10.0,20.0,40. SYCNV(0,2)=0.5,15.0,30.0,60. SYCNV(0,3)=1.0,20.0,40.0,80. *DIM,RPM,TABLE,4,1,1,TIME RPM(1,0)=0.0,10.0,40.0,60. RPM(1,1)=0.0,5.0,20.0,30. SF,ALL,CONV,%SYCNV% При определении таблиц, независимые переменные должны располагаться в порядке возрастания индексов таблицы (как в любом табличном массиве).

2.6.14.3. Выполнение операций с табличными параметрами.

Вы можете умножать табличные параметры на константы, складывать таблицы, прибавлять константы к таблице и так далее. Для этого используйте команду *TOPER (Utility Menu> Parameters> Array Operations> Table Operations). Две таблицы должны иметь одну размерность и иметь одни и те же имена переменных строк и столбцов. Таблицы также должны иметь идентичные значения индекса строк, столбцов.

2.6.14.4. Проверка граничных условий.

Если вы используете табличные параметры массива для задания граничных условий, можете проверить заданные значения следующим образом:

• Если вы задали табулированные граничные условия на конечно элементную модель или на твердую модель, имя таблицы появится в выходном окне программы.

• Вы можете вывести граничные условия в текстовый файл.

• В месте задания граничных условий в графическом окне программы имя таблицы и соответствующие символы (контуры грани, стрелки и так далее) могут быть отображены при использовании стандартных возможностей графического вывода ANSYS (/PBC, /PSF, и так далее), при условии включенной нумерации (/PNUM,TABNAM,ON).

• Вы можете взглянуть на таблицу значений (/PNUM,SVAL) в POST1.

• Можете извлечь значение табличного параметра командой *STATUS (Utility Menu> List> Other> Parameters).

2.6.15. Задание функциональных граничных условий.

Вы можете использовать Function Tool для задания сложных граничных условий на модель.

Function Tool имеет две части: Function Editor создает произвольное уравнение или функцию (множество уравнений) и Function Loader находит функции и загружает их в качестве табличных массивов, которые впоследствии задаются в виде табличных граничных условий.

Вы должны определить функцию и загрузить ее в качестве массива TABLE перед заданием ее в качестве нагрузки. Можете вызвать Function Editor через маршрут Utility Menu> Parameters> Functions> Define/Edit, или Main Menu> Solution> Define Loads> Apply> Functions> Define/Edit. Вызвать Function Loader можно следующим образом Utility Menu> Parameters> Functions> Read from file, or via Main Menu> Solution> Define Loads> Apply> Functions> Read file.

При работе с функциональными граничными условиями помните о следующем:

• Рекомендуется использовать табулированные граничные условия, если данные могут быть представлены в табличном виде.

• В TABLE массиве функции сохраняются не в качестве дискретных табличных значений, а в виде уравнений.

• Нельзя использовать функциональные граничные условия для обхода ограничений, накладываемых на граничные условия и соответствующие первичные переменные.

Например, в структурном анализе давление поддерживает следующие первичные переменные TIME, X, Y, Z, и TEMP;

следовательно при использовании функциональных граничных условий, в уравнении допускаются первичные переменные TIME, X, Y, Z, и TEMP.

Для работы с Function Tool необходимо знать следующую терминологию.

• Функция: набор уравнений, которые совместно определяют сложное граничное условие.

• Первичный параметр: независимые переменные вычисляемые и используемые программой в течение решения.

• Режим: часть рабочего диапазона или пространства проектных параметров, характеризуемых единственным режимным параметром. Режимный параметр должен быть непрерывен в течение всего режима. Каждый режим содержит уникальное уравнение, предназначенное для вычисления функции.

• Режимный параметр: параметр, определяющий необходимый набор уравнений для вычисления функции.

• Параметр уравнения: определяемый пользователем параметр уравнения. Значение этого параметра определяется при загрузке функции.

2.6.15.1. Использование Function Editor Function Editor определяет режимы и уравнения. Вы используете набор первичных параметров, параметров уравнений и математических функций для создания уравнений. Вы можете задать одно уравнение или создать функцию, которая определяется набором уравнений, каждое из которых применяется к специфическому режиму. Уравнения заданные для каждого режима, совместно определяют функцию задаваемую в качестве граничного условия. Этот процесс подробно описывается в данном разделе.

Function Editor работает как калькулятор. Для создания уравнения вы можете:

• Выбрать первичную переменную из ниспадающего списка. Первичные переменные:

• Время* (TIME) • X координата* (X) в глобальной прямоугольной системе координат.

• Y координата * (Y) в глобальной прямоугольной системе координат.

• Z координата * (Z) в глобальной прямоугольной системе координат.

• Температура* (степень свободы TEMP) • Температура жидкости (TFLUID) (вычисляемая температура жидкости в элементе FLUID116 для элемента SURF151 или SURF152) • Скорость* (VELOCITY) (величина степени свободы Velocity или вычисляемая скорость жидкости в элементах FLUID116) • Заданное на поверхность давление* (PRES) • Tsurf* (TS) (температура поверхности элемента SURF151 или SURF152) • Плотность () (свойство материала DENS) • Теплоемкость (свойство материала C) • Теплопроводность (свойство материала kxx) • Теплопроводность (свойство материала kyy) • Теплопроводность (свойство материала kzz) • Вязкость (свойство материала µ) • Коэффициент излучения (свойство материала ) • Относительное расположение* (Xr) (ALE) • Относительное расположение * (Yr) (ALE) • Относительное расположение * (Zr) (ALE) • Зазор между контактами (GAP) • Скорость вращения (OMEGS) (для элементов SURF151, SURF152) • Скорость вращения (OMEGF) (для элемента FLUID116) • Коэффициент скольжения (SLIP) (для элемента FLUID116) Первичные переменные, помеченные звездочкой (*) также доступны для табулированных граничных условий. Оставшиеся первичные переменные могут быть использованы только с функциональными граничными условиями.

• Введите любое имя переменной в Function Editor;

переменная будет воспринята, как переменная уравнения. Можете использовать любое имя, но рекомендуется выбрать имя таким образом, чтобы оно не совпадало с именем первичных переменных. В функции (до 6 режимов) можете использовать до десяти переменных уравнения. Вы присвоите значения этим переменным при загрузке функции.

• Нажмите кнопку на малой клавиатуре. Малая клавиатура включает цифры 0-9 и набор математических операторов. Дополнительно к установленному набору операторов, вы можете, также, нажать на кнопку INV для получения альтернативного набора операторов.

После того, как вы определите уравнение, оно появится в стандартном математическом виде в окне уравнения, расположенного выше малой клавиатуры. Различные компоненты (первичные переменные, переменные уравнения, математические операторы и числа) показаны в различном цвете, что облегчает проверку введенного уравнения. Можете построить по уравнению график, воспользовавшись кнопкой GRAPH/LIST в диалоговом окне Function Editor.

Примечание.

Function Editor не проверяет уравнение на наличие ошибок. Вы ответственны за правомерность вводимой информации.

Если вы намереваетесь впоследствии использовать уравнение или часть уравнения в функции (например, в другом режиме), нажмите на кнопку STO для сохранения этого уравнения. После того, как нажмете на кнопку STO, числа на малой клавиатуре сменяться на серию буферов памяти. Нажмите на один из них для сохранения уравнения в одном из буферов памяти. Например, нажмите на STO и затем на M1 для сохранения уравнения в буфере Memory1. Для извлечения сохраненного уравнения, нажмите на кнопку INV и затем на кнопку INS MEM после кнопки соответствующего буфера памяти. После выполнения этой последовательности в окне уравнения появится содержимое буфера памяти из которого извлекалась информация. Можете также восстановить сокращенную форму содержимого буфера, нажав на кнопку RCL. Если вы задержите курсор над кнопкой памяти, появится подсказка с содержимым этого буфера.

Вы должны определить функцию и загрузить ее как TABLE массив перед тем, как попытаетесь задать ее в качестве нагрузки.

Ниже приведена детальная процедура использования Function Editor.

1. Откройте Function Editor следующим образом Utility Menu> Parameters> Functions> Define/Edit or Main Menu> Solution> Define Loads> Apply> Functions> Define/Edit.

2. Выберете тип функции. Также выберете: однозначная (single) или многозначная функция (multivalued function). В случае выбора ранее заданной функции, необходимо ввести имя режимного параметра. Это параметр, который управляет уравнениями в функции. Когда вы выбираете многозначную функцию, становятся активными режимные закладки.

3. Выберете градусы (degrees) или радианы (radians). Этот выбор определяет только то, как будут вычисляться уравнения и не оказывает никакого влияния на установки *AFUN.

4. Задайте результирующее уравнение (в случае одного уравнения) или уравнение, описывающее режимный параметр (в случае многозначной функции) используя первичные переменные, переменные уравнения и малую клавиатуру. В случае задания однозначной функции, перейдите к 10 шагу и сохраните уравнение. В случае задания многозначной функции, продолжайте с 5 шага.

5. Нажмите на закладку Regime 1. Введите соответствующие пределы для режимного параметра, который вы задали на закладке Function.

6. Задайте уравнение для этого режима.

7. Нажмите на закладку Regime 2. Обратите внимание на то, что уже задана нижняя граница режимного параметра и не может быть изменена. Это свойство гарантирует непрерывность режимов. Определите верхнюю границу для этого режима.

8. Задайте уравнение для этого режима.

9. Вы можете продолжить выполнение этой процедуры вплоть до 6 режимов. Вы не должны сохранять индивидуальные уравнения в каждом режиме, если только не захотите повторно использовать уравнение в другом режиме.

10. Введите комментарий, описывающий функцию (необязательно). Выберете Editor> Comment и напечатайте ваш комментарий в предложенной области.

11. Сохраните функцию. Выберете Editor> Save и введите имя. Имя должно иметь расширение.func.

Функция после задания и сохранения может быть использована в любом анализе ANSYS или любым пользователем имеющим доступ к этому файлу. Например, вы могли бы создать корпоративную библиотеку функций и расположить ее в сетевой папке к которой имеют доступ другие пользователи.

Для того, чтобы использовать функцию, вы должны загрузить ее, присвоить значения переменным уравнения и задать имя параметру таблицы для использования в конкретном анализе. Вся приведенная последовательность может быть выполнена в Function Loader.

2.6.15.2. Function Loader Когда будете готовы задать специфичные значения переменным уравнения, задайте имя табличного параметра, загрузите функцию в Function Loader.

1. Откройте Function Loader следующим образом Utility Menu> Parameters> Functions> Read from file.

2. Перейдите в директорию, в которой сохранили функцию, выберете подходящий файл и откройте его.

3. В диалоговом окне Function Loader, введите имя табличного параметра (попросту имя таблицы). Когда вы задаете эту функцию в качестве табулированного граничного условия, вы заключаете имя табличного параметра в процентные знаки (%tabname%) 4. В нижней части диалогового окна, расположены закладки Function и Regime для каждого режима, определенного для этой функции. Нажмите на закладку Function.

Вы увидите поле ввода данных для каждой заданной переменной уравнения. Здесь же расположено поле ввода данных для идентификатора материала в случае, если вы используете переменную, требующую идентификатор материала. Введите необходимые значения в указанные поля.

Примечание.

Поддерживаются только численные данные для определения констант в диалоговом окне Function Loader. Символьные данные и выражения не поддерживаются в качестве постоянных значений.

5. Повторите процедуру для каждого определенного режима.

6. Нажмите на Save. Вы не сможете сохранить это в качестве параметра массива TABLE до тех пор, пока не зададите значения для всех переменных всех режимов функции.

После сохранения функции в качестве именного параметра массива TABLE используя Function Loader, вы можете задать ее в качестве табулированного граничного условия.

Примечание.

Функция загружается в таблицу в качестве кодированного уравнения. Это кодированное уравнение обрабатывается в ANSYS при вызове таблицы.

2.6.15.3. Пример.

Следующий пример описывает как создать и задать граничное условие, используя функции.

В этом примере, коэффициент конвективного теплообмена от жидкости, текущей над плоской пластиной задается как функциональное граничное условие, течение ламинарное.

На нижеприведенном рисунке показана плоская пластина с заданными граничными условиями.

На нижнюю часть пластины задается фиксированная температура. Верхняя часть пластины, где задается конвективное граничное условие, разбита на 2 режима:

Режим 1 определяется в диапазоне 1 < X < 5, где коэффициент теплоотдачи определяется следующим образом:

h(x) = 0.332 * (kxx/x) * Re**(1/2) * Pr**(1/3) Режим 2 определяется в диапазоне 5 < X < 10, где коэффициент теплоотдачи определяется следующим образом:

h(x) = 0.566 * (kxx/x) * Re**(1/2) * Pr**(1/3) В вышеприведенных уравнениях, число Рейнольдса определяется следующим образом:

Re = (dens*vel*x)/visc Число Прандтля:

Pr = (visc*c)/kxx Приняты следующие свойства жидкости, омывающей пластину:

Плотность (dens) = 1, теплопроводность (kxx) = 10, теплоемкость (c) = 10, и вязкость (visc) = 0. Скорость жидкости (vel) над плоской пластиной равна 100 для режима 1 и 50 для режима 2.

Температура жидкости для обоих режимов равна 100 градусов.

1. Вначале, нарисуем прямоугольник и зададим тип элемента PLANE55, свойства материалов и конечно элементную сетку:

2. /prep 3. rect,1,10,,. 4. et,1, 5. !Определим свойства жидкости 6. mp,KXX,1.10 !теплопроводность 7. mp,DENS,1,1 !плотность 8. mp,C,1,10 !теплоемкость 9. mp,VISC,1,0.01 !вязкость 10. !определим свойства пластины 11. mp,kxx,2, 12. mp,dens,2, 13. mp,c,2, 14. mat, 15. esize,, amesh,all Далее, вы зададите конвективное граничное условие в виде функции. Эта процедура состоит из двух этапов. Вначале вы задаете функцию, используя редактор функции, и затем определяете функцию в качестве табличного параметра используя загрузчик функции.

16. Определим функцию. Выберете Utility Menu> Parameters> Functions> Define/Edit для вызова редактора функции. Функциональное граничное условие, задаваемое в этом примере является многозначной функцией, зависящей от X координаты. В диалоговом окне Function Editor, нажмите на переключатель “Multivalued function based on regime variable” (многозначная функция, основанная на режимном параметре) и введите xloc в качестве имени режимного параметра в текстовом поле.

1. Теперь определим уравнения расчета коэффициента теплоотдачи для двух режимов.

Нажмите на закладку Regime 1. В открывшемся окне определим уравнение для первого режима 1 < X < 5. Введите 1 и 5 в поля нижней и верхней границы.

2. В этом примере, выражения для чисел Рейнольдса и Прандтля используются повторно в обоих уравнениях, следовательно, в этом примере выражения могут быть сохранены и использованы для всех режимов. Для того, чтобы сохранить число Рейнольдса, заполните поля в окне, как показано ниже. Выберете термины DENS, X, и VISC (показано в {скобках}) из ниспадающего списка, в нижней части диалогового окна.

Используйте малую клавиатуру для вставки математических функций, таких как * и /.

Ваше диалоговое окно должно выглядеть следующим образом:

1. Нажмите на STO, затем на M0 для сохранения выражения в памяти, расположение 0.

2. Для того, чтобы сохранить число Прандтля, очистите окно результатов (Results box), нажав на кнопку Clear, и затем повторно заполните, как показано ниже. Выберете термины VISC, SPHT, и KXX из ниспадающего списка. Затем, нажмите на STO, и затем на кнопку M1. Выше диалоговое окно должно выглядеть следующим образом:

1. Теперь задайте выражение для расчета коэффициента теплоотдачи первого режима.

Нажмите на кнопку Clear для очистки содержимого текстового поля. Введите выражение для расчета коэффициента теплоотдачи первого режима, как показано ниже. Пункты в скобках ({KXX} и {X}) выбираются из ниспадающего списка.

Пункты M0 and M1 – ранее заполненные ячейки памяти. Для вставки их в уравнение, нажмите на кнопку INV, и затем на RCL, затем на M0 и M1 соответственно.

1. Теперь определим уравнение для второго режима. Нажмите на закладку Regime2.

Введите 10 в качестве верхней границы для режимного параметра. Обратите внимание на то, что нижняя граница для этого режима уже установлена и равна верхней границы первого режима. Это свойство обеспечивает непрерывность между режимами. Далее, введите выражение расчета коэффициента теплоотдачи, как показано ниже. Вы можете использовать ячейки памяти M0 и M1, вместо ввода выражений для чисел Рейнольдса и Прандтля соответственно. Ваше диалоговое окно должно выглядеть следующим образом:

1. Можете теперь ввести комментарии для этой функции. Для ввода комментариев, выберете File> Comments.

2. Сохраните функцию, выбрав следующий маршрут File> Save. Вы должны сохранить эту функцию. Функция сохраняется с расширением.func.

После сохранения этой функции, вы можете загрузить ее в качестве табличного параметра в ANSYS.

3. Загрузите функцию и задайте специфичные значения переменным уравнения. Для этого выберете Utility Menu> Parameters> Functions> Read from File. Выберете файл.func, который вы сохранили при выполнении предыдущего шага. Появляется диалоговое окно загрузчика функции (Function Loader).

4. Присвойте имя табличному параметру, который вы затем используете при задании функции в качестве граничного условия. Для этого примера, введите “heatcf” (имя этого параметра должно быть не более 7 символов). Затем вы должны присвоить значения заданным в редакторе функции переменным. В этом примере единственной переменной является скорость “veloc.” Нажмите на закладку Regime 1, введите (номер материала) и 100 (значение скорости). Вам будет предложено ввести номер материала, только в случае использования свойств материала в выражении.

Диалоговое окно должно выглядеть следующим образом:

1. Примечание.

Только численные данные поддерживаются при задании постоянных значений в диалоговом окне загрузчика функции (Function Loader).

Символьные данные и выражения не поддерживаются при задании констант.

2. Нажмите на закладку Regime 2 и введите номер материала 1 и скорость 50. Обратите внимание на то, что кнопка OK завуалирована до тех пор, пока не будут введены все необходимые переменные. После того, как кнопка OK станет активна, нажмите на нее.

3. Теперь можно завершить анализ. Используйте имя таблицы при задании этой функции в качестве граничного условия.

4. nsel,s,loc,y, 5. d,all,temp, 6. nsel,s,loc,y,0. 7. sf,all,conv,%heatcf%,100 Задать функцию в качестве граничного условия 8. finish 9. /solu 10. time, 11. deltim,. 12. outres,all,all 13. allsel 14. solve 15. finish 16. /post 17. set,last 18. /psf,conv,hcoe,2,0.e+00, 19. /replot !показать символы нагрузки на поверхность.

finish 2.6.15.4. Построение графика или вывод в список значений функционального граничного условия.

Построение графика заданной функции или вывод результатов уравнения в список позволяет проверить введенную информацию.

Как показано на нижеприведенном рисунке, для построения графика или вывода значений функции в список необходимо выбрать аргумент заданной функции, его диапазон и количество точек графика.

В диалоговом окне Plot Information выберете кнопку Graph после установки опций графика.

Пример графика приведен ниже.

Вы можете сохранить график для дальнейшего использования (Image Capture).

После того, как выберете опцию List в диалоговом окне Plot Information, ANSYS выведет окно со списком значений функции в каждой из точек графика. Для расчета этих значений используются заданные вами опции в диалоговом окне Plot Information. Пример списка приведен ниже.

Эту таблицу нельзя отредактировать, зато можно, при необходимости, скопировать ее и вставить в Excel или в текстовый файл.

2.7. Установка опций шага нагружения.

Под опциями шага нагружения подразумеваются опции, контролирующие нагрузки в течение решения, выходную информацию, условия демпфирования, ответные данные спектра. Опции шага нагружения могут варьироваться от одного шага нагружения к другому. Существует шесть категорий опций шага нагружения:

• Основные опции.

• Динамические опции.

• Нелинейные опции.

• Опции, контролирующие выходную информацию.

• Опции Biot-Savart.

• Спектральные опции.

2.7.1. Основные опции.

К этим опциям относятся время в конце шага нагружения в нестационарном и стационарном анализе, количество шагов приращения или величина временного шага, пошаговое или линейное нагружение, исходная температура для расчета температурной деформации. Ниже приведено краткое описание каждой из этих опций.

2.7.1.1. Диалоговое окно Solution Controls Если вы проводите стационарный или полный нестационарный анализ, можете использовать диалоговое окно Solution Controls для установки многих из описываемых ниже опций.

2.7.1.2. Опция Time Команда TIME задает время в конце шага нагружения в нестационарном и статическом анализе. В нестационарном анализе, TIME задает текущее хронологическое время. В анализе не зависящем от времени, время действует в качестве параметра слежения. Никогда не задавайте нулевое значение времени при выполнении анализа в ANSYS. В случае выполнения команд TIME,0 или TIME,(пробел) или в случае невыполнения команды TIME, ANSYS использует заданное по умолчанию значение времени: 1.0 для первого шага нагружения и 1.0 + предыдущее время для последующих шагов нагружения. Для запуска анализа с нулевого момента времени, например, в нестационарном анализе, задайте очень малую величину, например TIME,1E-6.

2.7.1.3. Количество шагов нагружения и величина временного шага.

Для нелинейного или нестационарного анализа необходимо задавать количество шагов приращения, выполняемых в течение решения шага нагружения. Задается следующим образом:

Команда:

DELTIM GUI:

Main Menu> Preprocessor> Loads> Load Step Opts> Time/Frequenc> Time & Time Step Main Menu> Solution> Load Step Opts> Sol'n Control ( : Basic Tab) Main Menu> Solution> Load Step Opts> Time/Frequenc> Time & Time Step Main Menu> Solution> Load Step Opts> Time/Frequenc> Time & Time Step Команда:

NSUBST GUI:

Main Menu> Preprocessor> Loads> Load Step Opts> Time/Frequenc> Freq & Substeps (or Time and Substps) Main Menu> Solution> Load Step Opts> Sol'n Control ( : Basic Tab) Main Menu> Solution> Load Step Opts> Time/Frequenc> Freq & Substeps (or Time and Substps) Main Menu> Solution> Unabridged Menu> Time/Frequenc> Freq & Substeps (or Time and Substps) NSUBST устанавливает количество шагов приращения и DELTIM задает величину временного шага. По умолчанию в программе ANSYS один шаг приращения приходится на один шаг нагружения.

2.7.1.4. Автоматический выбор временного шага.

Команда AUTOTS активирует автоматическое определение величины временного шага.

Эквивалентный маршрут GUI:

Main Menu> Preprocessor> Loads> Load Step Opts> Time/Frequenc> Time & Time Step (or Time and Substps) Main Menu> Solution> Load Step Opts> Sol'n Control ( : Basic Tab) Main Menu> Solution> Load Step Opts> Time/Frequenc> Time & Time Step (or Time and Substps) Main Menu> Solution> Load Step Opts> Time/Frequenc> Time & Time Step (or Time and Substps) При включенной опции автоматического выбора временного шага, программа вычисляет оптимальный временной шаг в конце каждого шага приращения, исходя из отклика структуры или компонента на заданное нагружение. При использовании в нелинейном стационарном (или статическом) анализе, AUTOTS определяет размер приращений нагрузки между шагами приращения.

2.7.1.5. Пошаговые или линейные нагрузки.

При задании многократных шагов приращения внутри шага нагружения, необходимо указать пошаговые нагрузки используются или линейные. Для этой цели используется команда KBC: KBC,0 задает линейное нагружения и KBC,1 устанавливает пошаговое нагружение.

Используемое по умолчанию значение зависит от дисциплины и типа анализа.

Команда:

KBC GUI:

Main Menu> Solution> Load Step Opts> Sol'n Control ( : Transient Tab) Main Menu> Solution> Load Step Opts> Time/Frequenc> Freq & Substeps (or Time and Substps or Time & Time Step) Main Menu> Solution> Load Step Opts> Time/Frequenc> Freq & Substeps (or Time and Substps or Time & Time Step) Несколько заметок о пошаговых и линейных нагружениях:

• Если вы задали пошаговые нагрузки, программа одинаково управляет всеми нагрузками (ограничения, силы, поверхностные нагрузки, объемные нагрузки и инерционные нагрузки).

• Если вы задали линейные нагрузки, то:

• Все нагрузки, заданные на первом шаге нагружения, за исключением коэффициентов теплоотдачи, линейно изменяются (от нуля или от величины заданной через команду BFUNIF или через соответствующий маршрут GUI в зависимости от типа нагрузки). Коэффициенты теплоотдачи задаются в пошаговом режиме.

• Все нагрузки, начиная со второго шага нагружения, изменяются от своих предыдущих значений. Обратите внимание на то, что в полном гармоническом анализе (ANTYPE,HARM с HROPT,FULL), поверхностные и объемные нагрузки изменяются также как на первом шаге нагружения, а не от предыдущих значений, за исключением PLANE2, SOLID45, SOLID92, и SOLID95, которые не изменяются от своих предыдущих значений.

• Для табулированных граничных условий, нагрузки никогда не изменяются, вместо этого вычисляются в реальном времени. Если заданная нагрузка использует табулированный формат для одного шага нагружения и затем использует не табулированный формат для следующего шага нагружения, нагрузка рассматривается как вновь заданная и изменяется с нуля или от значения, заданного командой BFUNIF, а не от предыдущего табулированного значения.

• Все новые нагрузки, заданные с второго шага нагружения изменяются от нуля или от величины, задаваемой командой BFUNIF в зависимости от типа нагрузки.

• Начиная со второго шага нагружения после удаления объемные нагрузки изменяются до BFUNIF, инерционные нагрузки, которые можно удалить, только выставив их в нуль, изменяются до нуля.

• Нагрузки не должны быть удалены и повторно заданы на одном и том же шаге нагружения. В этом случае изменение нагрузок может быть непредсказуемым.

Линейные нагрузки (KBC = 0) при различных условиях.

Тип нагрузки Заданные на первом Устанавливаемые на последующих шаге нагружения шагах нагружения.

Ограничения степеней свободы Температуры Изменяются от TUNIF[2] Изменяются от TUNIF[3] Другие Изменяются от нуля Изменяются от нуля Силы Изменяются от нуля Изменяются от нуля Поверхностные нагрузки TBULK Изменяются от TUNIF[2] Изменяются от TUNIF HCOEF Пошаговые Изменяются от нуля [4] Другие Изменяются от нуля Изменяются от нуля Объемные нагрузки Температуры Изменяются от TUNIF[2] Изменяются от предыдущего TUNIF[3] Другие Изменяются от Изменяются от предыдущего BFUNIF[5] BFUNIF[3] Тип нагрузки Заданные на первом Устанавливаемые на последующих шаге нагружения шагах нагружения.

Инерционные Изменяются от нуля Изменяются от нуля нагрузки[1] 1. OMEGA нагрузки сами по себе линейно изменяются, следовательно результирующая сила будет изменяться квадратично.

2. Команда TUNIF задает общую температуру на все узлы.

3. В этом случае, используются величины TUNIF или BFUNIF предыдущего шага нагружения вместо текущего значения.

4. Значения температурозависимых коэффициентов теплоотдачи всегда определяются их функцией вне зависимости от KBC установок.

5. Команда BFUNIF происходит от TUNIF, то есть BFUNIF задает общую для всех узлов тела нагрузку.

2.7.1.6. Другие основные опции.

Вы также можете задать следующие опции:

• Исходную температуру для вычисления температурной деформации, которая по умолчанию равна нулю градусов. Задается следующим образом:

Команда:

TREF GUI:

Main Menu> Preprocessor> Loads> Load Step Opts> Other> Reference Temp Main Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Settings> Reference Temp Main Menu> Solution> Load Step Opts> Other> Reference Temp Main Menu> Solution> Define Loads> Settings> Reference Temp • Для каждого решения (то есть для каждой равновесной итерации) требуется новая треугольная матрица. Это можно сделать только для статического (стационарного) или нестационарного анализа, используя один из следующих методов:

Команда:

KUSE GUI:

Main Menu> Preprocessor> Loads> Load Step Opts> Other> Reuse Tri Matrix Main Menu> Solution> Load Step Opts> Other> Reuse Tri Matrix По умолчанию программа решает необходима ли новая матрица исходя из изменений ограничений степени свободы, температурозависимых свойств материала и опции Newton-Raphson. Если KUSE установлена в 1, программа повторно использует предыдущую матрицу. Если вы повторно запускаете анализ для выполнения дополнительных шагов нагружения и знаете, что текущая треугольная матрица (в файле Jobname.TRI) может быть повторно использована, можете сохранить значительное время, установив KUSE в 1. Команда KUSE,-1 реформулирует треугольную матрицу для каждой равновесной итерации. Это редко требуется для выполнения анализа и обычно используется в отладочных целях.

• Номер режима (количество гармонических волн) и является ли гармонический компонент симметричным или антисимметричным относительно глобальной оси X.

Когда вы используете осесимметричные гармонические элементы (осесимметричные элементы с не осесимметричными нагрузками) нагрузки задаются как серии гармонических компонент (ряды Фурье). Для задания номера режима используйте один из следующих методов:

Команда:

MODE GUI:

Main Menu> Preprocessor> Loads> Load Step Opts> Other> For Harmonic Ele Main Menu> Solution> Load Step Opts> Other> For Harmonic Ele • Тип скалярного магнитного потенциала используемого в трехмерном анализе магнитного поля задается следующим образом:

Команда:

MAGOPT GUI:

Main Menu> Preprocessor> Loads> Load Step Opts> Magnetics> potential formulation method Main Menu> Solution> Load Step Opts> Magnetics> potential formulation method • Тип решения редуцированного анализа задается следующим образом:

Команда:

NUMEXP,EXPSOL GUI:

Main Menu> Preprocessor> Loads> Load Step Opts> ExpansionPass> Single Expand> Range of Solu's Main Menu> Solution> Load Step Opts> ExpansionPass> Single Expand> Range of Solu's Main Menu> Preprocessor> Loads> Load Step Opts> ExpansionPass> Single Expand> By Load Step Main Menu> Preprocessor> Loads> Load Step Opts> ExpansionPass> Single Expand> By Time/Freq Main Menu> Solution> Load Step Opts> ExpansionPass> Single Expand> By Load Step Main Menu> Solution> Load Step Opts> ExpansionPass> Single Expand> By Time/Freq 2.7.2. Динамические опции.

Эти опции используются в основном в динамических и других нестационарных анализах.

Включают следующее:

Команды динамических и других нестационарных анализов.

Команда Маршрут GUI Цель TIMINT активирует или деактивирует Main Menu> Preprocessor> Loads> интегральные временные Load Step Opts> Time/Frequenc> Time эффекты.

Integration Main Menu> Solution> Load Step Opts> Sol'n Control ( : Basic Tab) Main Menu> Solution> Load Step Opts> Time/Frequenc> Time Integration Main Menu> Solution> Unabridged Menu> Time/Frequenc> Time Integration HARFRQ Задает диапазон частот нагрузок в Main Menu> Preprocessor> Loads> анализе гармонического отклика.

Load Step Opts> Time/Frequenc> Freq & Substeps Main Menu> Solution> Load Step Opts> Time/Frequenc> Freq & Substeps ALPHAD Устанавливает демпфирование в Main Menu> Preprocessor> Loads> структурном динамическом Load Step Opts> Time/Frequenc> анализе.

Damping Main Menu> Solution> Load Step Opts> Sol'n Contro( : Transient Tab) Main Menu> Solution> Load Step Opts> Time/Frequenc> Damping Main Menu> Solution> Unabridged Menu> Time/Frequenc> Damping BETAD Устанавливает демпфирование в Main Menu> Preprocessor> Loads> структурном динамическом Load Step Opts> Time/Frequenc> анализе.

Damping Main Menu> Solution> Load Step Opts> Sol'n Contro ( : Transient Tab) Main Menu> Solution> Load Step Opts> Time/Frequenc> Damping Main Menu> Solution> Unabridged Menu> Time/Frequenc> Damping DMPRAT Устанавливает демпфирование в Main Menu> Preprocessor> Loads> структурном динамическом Load Step Opts> Time/Frequenc> анализе.

Damping Main Menu> Solution> Time/Frequenc> Damping MDAMP Устанавливает демпфирование в Main Menu> Preprocessor> Loads> структурном динамическом Load Step Opts> Time/Frequenc> анализе.

Damping Команда Маршрут GUI Цель Main Menu> Solution> Load Step Opts> Time/Frequenc> Damping 2.7.3. Нелинейные опции.

Эти опции используются в основном в нелинейном анализе. Включают следующее:

Команды нелинейного анализа Команда Маршрут GUI Назначение NEQIT Задает максимальное количество Main Menu> Preprocessor> равновесных итераций, приходящихся на Loads> Load Step Opts> каждый шаг приращения (по умолчанию = Nonlinear> Equilibrium Iter 25) Main Menu> Solution> Load Step Opts> Sol'n Control ( :

Nonlinear Tab) Main Menu> Solution> Load Step Opts> Nonlinear> Equilibrium Iter Main Menu> Solution> Unabridged Menu> Nonlinear> Equilibrium Iter CNVTOL Устанавливает допуск сходимости Main Menu> Preprocessor> Loads> Load Step Opts> Nonlinear> Convergence Crit Main Menu> Solution> Load Step Opts> Sol'n Control ( :

Nonlinear Tab) Main Menu> Solution> Load Step Opts> Nonlinear> Convergence Crit Main Menu> Solution> Unabridged Menu> Nonlinear> Convergence Crit NCNV Задает опции завершения анализа Main Menu> Preprocessor> Main Menu> Solution> Sol'n Main Menu> Solution> Load Main Menu> Solution> Команда Маршрут GUI Назначение Criteria to Stop 2.7.4. Опции, контролирующие выходную информацию.

Существует две опции этого типа:

Опции, контролирующие информацию на выходе Команда Маршрут GUI Назначение OUTRES Контролирует записываемую ANSYS в Main Menu> Preprocessor> базу данных и файл результата Loads> Load Step Opts> Output информацию и частоту записи.

Ctrls> DB/Results File Main Menu> Solution> Load Step Opts> Sol'n Control ( : Basic Tab) Main Menu> Solution> Load Step Opts> Output Ctrls> DB/Results File Main Menu> Solution> Load Step Opts> Output Ctrls> DB/Results File OUTPR Контролирует печатаемую информацию Main Menu> Preprocessor> (записывается в выходной файл решения, Loads> Load Step Opts> Output Jobname.OUT) и частоту записи.

Ctrls> Solu Printout Main Menu> Solution> Load Step Opts> Output Ctrls> Solu Printout Main Menu> Solution> Load Step Opts> Output Ctrls> Solu Printout Нижеприведенный пример иллюстрирует использование OUTRES и OUTPR:

OUTRES,ALL,5 ! Записывает все данные каждый пятый шаг приращения OUTPR,NSOL,LAST ! Печатает узловое решение только для последнего шага приращения.

Вы можете выполнить серию команд OUTPR и OUTRES (вплоть до 50) для тщательного отслеживания выходной информации, но помните о том, что важен порядок выполнения этих команд. Например, приведенные ниже команды будут записывать все данные в базу данных и файл результатов каждый 10 ый шаг приращения и данные узлового решения каждый пятый шаг приращения.

OUTRES,ALL, OUTRES,NSOL, Однако, если изменить порядок выполнения команд (как показано ниже), вторая команда перезапишет первую, таким образом все данные будут записываться каждый десятый шаг приращения и ничего каждый пятый шаг приращения.

OUTRES,NSOL, OUTRES,ALL, Другой пример, OUTRES,NSOL, OUTRES,NSOL,ALL,TIP записывает решение всех степеней свободы каждый десятый шаг приращения и решение в узловом компоненте “TIP” каждый шаг приращения. Вновь, если вы измените порядок, то получите выход только на каждом 10 ом шаге приращения.

Примечание Установленные по умолчанию значения записи результатов решения для всех элементов зависят от типа анализа;

смотрите описание OUTRES в ANSYS Elements Reference. Для селективного ограничения выводимых результатов решения используйте команду OUTRES (FREQ = NONE) или запретите запись всех результатов решения (OUTRES,ALL,NONE) и затем включите селективную запись результатов решения последующими командами OUTRES.

Третья команда опции контролирующей вывод, ERESX, позволяет просматривать в постпроцессоре значения интегральной точки элемента.

Команда:

ERESX GUI:

Main Menu> Preprocessor> Loads> Load Step Opts> Output Ctrls> Integration Pt Main Menu> Solution> Load Step Opts> Output Ctrls> Integration Pt Main Menu> Solution> Load Step Opts> Output Ctrls> Integration Pt По умолчанию программа ANSYS экстраполирует узловые результаты, которые вы просматриваете в постпроцессоре по значениям интегральных точек для всех элементов за исключением элементов с активными нелинейностями материала. Выполнив команду ERESX,NO, вы можете отключить экстраполяцию и вместо копирования значений интегральной точки в узлы, сделать доступными для просмотра в постпроцессоре узловые результаты. Другая опция ERESX,YES, устанавливает экстраполяцию для всех элементов, в не зависимости от того имеют они или нет активные нелинейности материала.

2.7.5. Опции Biot-Savart.

Это опции, используемые в анализе магнитного поля. В этой категории существует две команды:

Команды Biot-Savart Команда Маршрут GUI Назначение BIOT Вычисляет интенсивность источника Main Menu> Preprocessor> Loads> магнитного поля по выбранному Load Step Opts> Magnetics> набору текущих источников.

Options Only> Biot-Savart Main Menu> Solution> Load Step Opts> Magnetics> Options Only> Biot-Savart EMSYM Дублирует текущие источники.

Main Menu> Preprocessor> Loads> Load Step Opts> Magnetics> Options Only> Copy Sources Main Menu> Solution> Load Step Opts> Magnetics> Options Only> Copy Sources 2.7.6. Спектральные опции.

В этой категории существует множество команд, предназначенных для задания данных отклика спектра и данных плотности спектральной мощности. Описание команд приведено в ANSYS Structural Analysis Guide.

2.8. Создание многократных файлов шагов нагружения.

Все нагрузки и опции шага нагружения составляют шаг нагружения, для которого программа может определить решение. В случае наличия многократных шагов нагружения, вы можете сохранить данные для каждого шага нагружения в файл, называемый файлом шага нагружения и считать его впоследствии для выполнения решения.

Команда LSWRITE записывает файл шага нагружения (один файл на один шаг нагружения, идентифицируются следующим образом Jobname.S01, Jobname.S02, Jobname.S03, и так далее). Используйте один из методов:

Команда:

LSWRITE GUI:

Main Menu> Preprocessor> Loads> Load Step Opts> Write LS File Main Menu> Solution> Load Step Opts> Write LS File Если вы используете диалоговое окно Solution Controls для установки анализа и опций шага нагружения, то вы можете определить каждый шаг нагружения, используя закладку Basic (диалоговое окно Solution Controls может использоваться только для стационарного и полного нестационарного анализа).

После записи каждого шага нагружения, можете использовать одну команду для последовательного чтения файлов и получения решения для каждого шага нагружения.

Приведенный ниже простой набор команд устанавливает многократные шаги нагружения:

/SOLU ! вход в SOLUTION ! Шаг нагружения 1:

D,... ! Нагрузки SF,...

...

NSUBST,... ! Опции шага нагружения KBC,...

OUTRES,...

OUTPR,...

...

LSWRITE ! Запись файла шага нагружения: Jobname.S ! Шаг нагружения 2:

D,... ! Нагрузки SF,...

...

NSUBST,... ! Опции шага нагружения KBC,...

OUTRES,...

OUTPR,...

...

LSWRITE ! Запись файла шага нагружения: Jobname.S Несколько заметок относительно файла шага нагружения:

• Данные шага нагружения записываются в файл в терминах команд ANSYS.

• Команда LSWRITE не фиксирует изменения вещественных констант (R) или свойств материала (MP).

• Команда LSWRITE автоматически передает нагрузки с твердой модели на конечно элементную модель, таким образом все нагрузки записываются в форме команд, задающих нагрузки на конечно элементную модель. В частности, поверхностные команды всегда записываются в терминах SFE (или SFBEAM) команд, в не зависимости от того как они задаются.

• Для модификации данных файла шага нагружения номер n, выполните команду LSREAD,n для чтения файла, выполните желаемые изменения, и затем запустите команду LSWRITE,n (которая перезапишет старый файл n). Также вы можете непосредственно редактировать файл шага нагружения используя текстовый редактор, однако этого делать не рекомендуется. Существуют следующие эквивалентные команде LSREAD маршруты GUI:

GUI:

Main Menu> Preprocessor> Loads> Load Step Opts> Read LS File Main Menu> Solution> Load Step Opts> Read LS File • Команда LSDELE позволяет удалить файлы шага нагружения из программы ANSYS.

Существуют следующие эквивалентные команде LSDELE маршруты GUI:

Main Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Operate> Delete LS Files Main Menu> Solution> Define Loads> Operate> Delete LS Files • Другая полезная команда, используемая при установке шага нагружения, LSCLEAR позволяет удалить все нагрузки и задать всем опциям шага нагружения используемые по умолчанию значения. Вы можете использовать ее, например, для “очистки” данных шага нагружения перед чтением файла шага нагружения с целью последующей модификации данных шага нагружения.

Эквивалентные маршруты команды LSCLEAR:

Main Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Delete> All Load Data> data type Main Menu> Preprocessor> Loads> Reset Options Main Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Settings> Replace vs Add Main Menu> Solution> Reset Options Main Menu> Solution> Define Loads> Settings> Replace vs Add> Reset Factors 2.9. Установка предварительного растяжения в соединительной детали.

Предварительные нагрузки на болты и другие структурные компоненты зачастую оказывают значительное влияние на напряжения. Элемент PRETS179 (элемент предварительного растяжения) и команда создания конечно элементной модели PSMESH могут быть использованы для этого типа анализа. Если на соединительную деталь накладывается конечно элементная сетка в двух разных частях, то в этом случае элементы предварительного растяжения могут быть вставлены между частями при помощи команды EINTF.

Нагрузка предварительного растяжения используется для моделирования предварительно скомпонованной нагрузки в соединительной детали. Деталь может определяться двух или трехмерными структурными, низкого или высокого порядка твердыми, балочными, оболочечными, трубными элементами. При использовании команды PSMESH часть предварительного растяжения на которую задается нагрузка предварительного растяжения, должна быть определена внутри соединительной детали.

2.9.1. Использование команды PSMESH Безусловно, простейший способ задания элементов предварительного растяжения в соединительной детали заключается в использовании команды PSMESH. Эта команда может быть использована только в том случае, если деталь не меширована (не наложена на деталь конечно элементная сетка) в отдельных частях. Команда определит часть предварительного рассечения и сформирует соответствующие элементы. Она автоматически разделит мешированную соединительную деталь на две части и вставит элементы предварительного растяжения. Элементы предварительного растяжения могут быть автоматически удалены при удалении части предварительного растяжения (Main Menu> Preprocessor> Sections> Delete Section). Это свойство также позволяет отменить операцию разделения путем слияния узлов.

Иллюстрация предварительного растяжения.

Направление по нормали задается командой PSMESH и является частью данных растяжения. Это является противоположностью предыдущему методу (команда PTSMESH), в котором используются вещественные константы для задания направления по нормали.

Мешированная часть предварительного растяжения не обязательно должна быть плоской.

Элементы, располагающиеся ниже части предварительного растяжения могут иметь практически любую форму: линейную, треугольную, четырехугольную, клинообразную или шестигранную. Однако, должны присутствовать совпадающие узлы на двух сторонах (A и B) части предварительного растяжения. Стороны A и B части растяжения соединяются одним или большим количеством элементов растяжения, по одному на каждую совпадающую пару узлов.

Узел предварительного растяжения (K) используется для управления и мониторинга общих нагрузок предварительного растяжения. Направление нагрузки растяжения может быть задано относительно стороны А, когда часть растяжения создается командой PSMESH.

2.9.2. Использование команды EINTF Если соединитель был меширован в двух отдельных частях, элементы растяжения (PRETS179) могут быть вставлены между частями посредством команды EINTF,TOLER,K (Main Menu> Preprocessor> Create> elements> pretension> At Coincident Nodes...). Если узел К не определен, ANSYS создаст его автоматически. Перед использованием команды EINTF должны быть заданы должным образом набор вещественных констант и тип элемента. Связывающие поверхности (A и B) должны иметь сетки с совпадающими узлами.

Если некоторые пары узлов между двумя поверхностями не соединены с элементами растяжения, результат анализа может оказаться неточным.

2.9.3. Пример использования PSMESH Следующий пример описывает типичную процедуру используемую для выполнения анализа растяжения с использованием команды PSMESH.

1. Наложите сетку на болтовое соединение, затем разрежьте сетку и вставьте элементы растяжения для формирования части растяжения. Например, следующая команда создает часть растяжения (назовем ее “example”) путем разрезания сетки и вставки части в объем 1. Обратите внимание на то, что также создается компонент (npts) который помогает при построении графиков или при выборе элементов растяжения.

psmesh,,example,,volu,1,0,z,0.5,,,,npts 2. На первом шаге нагружения зададим силу или смещение к узлу К. В этом случае нагрузка задается как сила. Сила “блокируется” на втором шаге нагружения, позволяя вам добавить дополнительные нагрузки. Эффект начальной нагрузки сохраняется как смещение после блокировки. Это показано на следующем примере.

sload,1,9,tiny,forc,100,1, 3. Другие внешние нагрузки задаются командой SLOAD.

Следующий пример поможет вам понять как работает процедура растяжения.

Структура начальной конечно элементной сетки.

Модель состоит из 180° части двух кольцевых пластин и шпильки, скомпонованной с отводами. Материал шпильки – углеродистая сталь, материал пластин – алюминий.

Часть растяжения.

Мы используем операцию PSMESH для разделения элементов шпильки на две не связанных части, скрепленных вместе элементами растяжения PRETS179. Затем выводим (рисуем) элементы и узлы области растяжения.

Напряжения предварительного растяжения.

Устанавливаем условие симметрии. Обратите внимание на то, что общая температура по умолчанию равна исходной температуре 70°F. Задаем половину нагрузки (это половина модели) на узел растяжения, созданный PSMESH, решаем, и выводим нормальные напряжения в осевом направлении. Как и следует ожидать осевые напряжения растягивают шпильку.

/prep /title,Sample application of PSMESH et,1, mp,ex,1,1e mp,alpx,1,1.3e- mp,prxy,1,0. mp,ex,2,3e mp,alpx,2,8.4e- mp,prxy,2,0. tref, /foc,,-.09,.34,. /dist,,. /ang,,-55. /view,,.39,-.87,. /pnum,volu, /num, cylind,0.5,, -0.25,0, 0, cylind,0.5,, 1,1.25, 0, cylind,0.25,, 0,1, 0, wpoff,. cylind,0.35,1, 0,0.75, 0, wpoff,-. cylind,0.35,1, 0.75,1, 0, wpstyle,,,,,,,, vglue,all numc,all vplot mat, smrt,off vmesh,4, mat, vmesh,1, /pnum,mat, eplot psmesh,,example,,volu,1,0,z,0.5,,,,elems CM,lines,LINE /dist,,1. cmplot /solu eqslve,pcg,1e- asel,s,loc,y da,all,symm asel,all dk,1,ux dk,12,ux dk,1,uz sload,1,9,,force,100,1, /title,Sample application of PSMESH - preload only solve !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

! Решим следующую задачу. Мы хотим знать предварительную ! нагрузку и поле напряжений шпильки после увеличения ! температуры сборки до 150F.

! Как предварительная нагрузка, так и напряжения увеличиваются ! вследствие увеличения общей температуры;

тепловое расширение ! алюминиевых пластин больше теплового расширения стальной шпильки ! Любой метод задания предварительной нагрузки, который не позволяет ! изменяться нагрузке не сможет предсказать этот результат.

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

/post plnsol,s,z /solu antype,,restart tunif, /title,Sample application of PSMESH - uniform 150 deg solve /post plnsol,s,z 2.9.4. Пример анализа предварительного растяжения (метод GUI) 2.9.4.1. Задаем заголовок анализа 1. Выберете Utility Menu> File> Change Title 2. Введите текст, “Sample Application of PSMESH” и нажмите на OK.

2.9.4.2. Определим тип элемента.

Определим тип элемента SOLID92.

1. Выберете Main Menu> Preprocessor> Element Type> Add/Edit/Delete. Появляется диалоговое окно Element Types 2. Нажмите Add. Появляется диалоговое окно Library of Elements.

3. В прокручиваемом списке слева, выберете Structural, Solid.

4. Выберете Tet 10 node 92 в прокручиваемом списке справа и нажмите на OK.

5. Нажмите Close в диалоговом окне Element Types.

2.9.4.3. Задание свойств материала.

1. Выберете Main Menu> Preprocessor> Material Props> Material Models. Появляется диалоговое окно Define Material Model Behavior 2. В окне Material Models Available дважды кликните на Structural, Linear, Elastic, и Isotropic. Появляется диалоговое окно.

3. Введите 1E7 для EX, 0.3 для PRXY и нажмите OK. Linear Isotropic появляется ниже Material Model Number 1 в окне Material Models Defined 4. В Structural в окне Material Models Available, дважды нажмите на Thermal Expansion Coef, Isotropic. Появляется диалоговое окно.

5. Введите 1.3E-5 для ALPX и нажмите OK. Thermal Expansion (iso) появляется ниже Material Model Number 1 в окне Material Models Defined.

6. Выберете Material> New Model, затем введите 2 в качестве нового ID материала и нажмите на OK. Появляется Material Model 2 слева в окне Material Models Defined.

7. Дважды нажмите на Isotropic в Structural, Linear, Elastic в окне Material Models Available. Появляется диалоговое окно.

8. Введите 3E7 для EX, 0.3 для PRXY и нажмите OK. Linear Isotropic появляется в Material Model Number 2 в окне Material Models Defined.

9. Дважды нажмите на Isotropic в Structural, Thermal Expansion Coef в окне Material Models Available. Появляется диалоговое окно.

10. Введите 8.4E-6 для ALPX и нажмите OK. Thermal Expansion (iso) появляется в Material Model Number 2 в окне Material Models Defined.

11. Выберете Material> Exit для закрытия диалогового окна Define Material Behavior.

12. Выберете Main Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Settings> Reference Temp.

13. Введите 70 в качестве исходной температуры и нажмите OK.

2.9.4.4. Установка опций просмотра.

1. Выберете Utility Menu> PlotCtrls> View Settings> Focus Point. Появляется диалоговое окно Focus Point 2. Выберете User Specified.

3. Введите -.09,.34, и.42 и нажмите на OK.

4. Выберете Utility Menu> PlotCtrls> View Settings> Magnification. Появляется диалоговое окно Magnification.

5. Выберете User Specified.

6. Выберете.99 нажмите на OK.

7. Выберете Utility Menu> PlotCtrls> View Settings> Angle of Rotation. Появляется диалоговое окно Angle of Rotation.

8. Введите -55.8 и нажмите OK.

9. Выберете Utility Menu> PlotCtrls> View Settings> Viewing Direction. Появляется диалоговое окно Viewing Direction.

10. Введите.39, -.87, и.31 соответственно для XV, YV, и ZV и нажмите OK.

11. Выберете Utility Menu> PlotCtrls> Numbering. Включите нумерацию объемов (Volume numbers).

12. Выберете Numbering shown with Colors only и нажмите OK.

2.9.4.5. Создание геометрии.

1. Выберете Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Volumes> By Dimensions.

Появляется диалоговое окно Create Cylinder by Dimensions.

2. Введите следующие значения:

Outer radius (RAD1): 0. Z-coordinates (Z1, Z2):

-0.25, Ending angle (THETA2): 3. Нажмите Apply для создания цилиндра.

4. Введите следующие значения:

Outer radius (RAD1): 0. Z-coordinates (Z1, Z2): 1, 1. Ending angle (THETA2): 5. Нажмите Apply для создания цилиндра.

6. Введите следующие значения:

Outer radius (RAD1): 0. Z-coordinates (Z1, Z2): 0, Ending angle (THETA2): 7. Нажмите OK для создания цилиндра и закрытия диалогового окна Create Cylinder by Dimensions.

8. Выберете Utility Menu> WorkPlane> Offset WP by increments 9. Введите 0.05 в X, Y, Z Offset, нажмите на ввод, нажмите на OK. Это смещает рабочую плоскость на 0.05 единиц.

10. Выберете Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Volumes> Cylinder> By Dimensions. Появляется диалоговое окно Create Cylinder by Dimensions.

11. Введите следующие значения:

Outer radius (RAD1): Optional inner radius (RAD2): 0. Z-coordinates (Z1, Z2): 0, 0. Ending angle (THETA2): 12. Нажмите OK для создания цилиндра.

13. Выберете Utility Menu> WorkPlane> Offset WP by increments.

14. Введите -0.10 in X, Y, Z Offset, нажмите enter, и нажмите OK. Эта операция смещает рабочую плоскость на -0.10 единиц в осевых направлениях.

15. Выберете Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Volumes> Cylinder> By Dimensions. Появляется диалоговое окно Create Cylinder by Dimensions.

16. Введите следующие значения:

Outer radius (RAD1): Optional inner radius (RAD2): 0. Z-coordinates (Z1, Z2): 0.75, Ending angle (THETA2): 17. Нажмите OK для создания цилиндра.

18. Выберете Utility Menu> WorkPlane> Display Working Plane (toggle off).

19. Выберете Main Menu> Preprocessor> Modeling> Operate> Booleans> Glue> Volumes.

20. Выберете все (Pick all).

21. Выберете Main Menu> Preprocessor> Numbering Ctrls> Compress Numbers.

22. Выберете All в Item to be compressed и нажмите OK.

23. Выберете Utility Menu> Plot> Volumes.

2.9.4.6. Наложение конечно элементной сетки.

1. Выберете Main Menu> Preprocessor> Meshing> Meshtool.

2. В Element Attributes, выберете Global и нажмите Set.

3. Установите Material number в 1 и нажмите OK.

4. Убедитесь в том, что smart sizing отключен (off) и нажмите Mesh.

5. Выберете объемы 4 и 5 (две круглых пластины) и нажмите OK в меню выбора.

6. Выберете Utility Menu> Plot> Volumes.

7. В диалоговом окне MeshTool выберете Global и нажмите Set в Element Attributes.

8. Установите Material number в 2 и нажмите OK.

9. Нажмите Mesh.

10. Выберете объемы 1, 2, и 3 и нажмите OK в меню выбора.

11. Закройте диалоговое окно MeshTool.

12. Выберете Utility Menu> PlotCtrls> Numbering.

13. Выберете Material numbers для Elem/Attrib numbering и нажмите OK.

14. Выберете Utility Menu> Plot> Elements.

15. Выберете Main Menu> Preprocessor> Sections> Pretension> Pretensn Mesh> With Options> Divide at Valu> Elements in Volu.

16. Выберете объем 1 и нажмите OK.

17. Введите следующую информацию в диалоговое окно и нажмите OK:

NAME: Example KCN: Global Cartesian KDIR: Z-axis VALUE: 0. ECOMP: elems 18. Выберете Utility Menu> Select> Comp/Assembly> Create Component.

19. Введите Line в качестве имени компонента (Cname).

20. Выберете Lines в качестве Entity и нажмите OK.

21. Выберете Utility Menu> PlotCtrls> View Settings> Magnification.

22. Выберете User Specified.

23. Введите 1.1 в качестве User specified distance и нажмите OK.

24. Выберете Utility Menu> Plot> Components> Selected Components.

2.9.4.7. Решение: задание предварительного натяжения.

1. Выберете Main Menu> Solution> Analysis Types> Sol'n Controls.

2. Нажмите на закладку Sol'n Options.

3. Выберете Pre-Condition CG в Equation Solvers и нажмите OK.

4. Выберете Utility Menu> Select> Entities.

5. Выберете Areas, By Location, и Y-coordinates и нажмите OK.

6. Выберете Main Menu> Solution> Define Loads> Apply> Structural> Displacement> Symmetry B.C.> On Areas.

7. Нажмите Pick All.

8. Выберете Utility Menu> Select> Entities.

9. Убедитесь в том, что Areas выбраны и нажмите на Sele All.

10. Нажмите OK.

11. Выберете Main Menu> Solution> Define Loads> Apply> Structural> Displacement> On Keypoints.

12. Выберете среднюю ключевую точку в нижней части шпильки (KeyP No. = 1) и нажмите на OK в меню выбора.

13. Выберете UX и UZ в качестве DOFs (степеней свободы) выбранных для ограничения (Lab2) и нажмите Apply для сохранения выбора и возврата в меню выбора.

14. Выберете среднюю ключевую точку в верхней части шпильки (KeyP No. = 12) и нажмите OK в меню выбора.

15. Выберете UX в качестве ограничиваемой степени свободы (Lab2) и нажмите OK.

16. Выберете Main Menu> Solution> Define Loads> Apply> Structural> Pretensn Sectn.

17. Выберете 1 Example в Pretension Sections.

18. Введите 100 для Force (в Pretension Load) и нажмите OK.

19. Выберете Utility Menu> File> Change Title.

20. Измените заголовок “Sample Application of PSMESH - Preload Only” нажмите на OK.

21. Выберете Main Menu> Solution> Solve> Current LS.

22. Просмотрите информацию в появившемся окне и нажмите на OK для запуска решения.

23. Нажмите Close после появления сообщения Solution is Done.

2.9.4.8. Постобработка: Результаты предварительного растяжения.

1. Выберете Main Menu> General Postproc> Plot Results> Contour Plot> Nodal Solu.

Появляется диалоговое окно Contour Nodal Solution Data.

2. Выберете Stress в прокручиваемом списке слева и Z-direction (SZ) в прокручиваемом списке справа и нажмите на OK.

2.9.4.9. Решение: Задание температурного градиента.

1. Выберете Main Menu> Solution> Analysis Type> Restart. Закройте любое появившиеся предупреждающее сообщение.

2. Выберете Main Menu> Solution> Define Loads> Settings> Uniform Temp.

3. Введите значение общей температуры равное 150 и нажмите на OK.

4. Выберете Utility Menu> File> Change Title.

5. Измените заголовок “Sample Application of PSMESH - Uniform 150 deg” и нажмите OK.

6. Выберете Main Menu> Solution> Solve> Current LS.

2.9.4.10. Постобработка: Тепловые результаты и результаты предварительного натяжения.

1. Выберете Main Menu> General Postproc> Plot Results> Contour Plot> Nodal Solu.

Появляется диалоговое окно Contour Nodal Solution Data.

2. Выберете Stress в прокручиваемом окне слева и Z-direction (SZ) в прокручиваемом окне справа, нажмите на OK.

2.9.4.11. Выход из ANSYS 1. Нажмите кнопку QUIT на панели инструментов ANSYS.

2. Выберете Quit - No Save!

3. Нажмите OK.

Справочник по тепловому анализу в ANSYS Глава 1. Введение.

1.1. Анализ тепловых явлений.

Задача теплового анализа заключается в расчете распределения температур и соответствующих тепловых параметров в системе или компоненте системы. Обычно представляют интерес следующие тепловые параметры:

• Поле температур.

• Величина тепловых потерь.

• Температурные градиенты.

• Тепловые потоки.

Тепловое моделирование играет важную роль при проектировании многих инженерных задач, включая двигатели внутреннего сгорания, турбины, теплообменники, трубопроводные системы и компоненты электронных схем. Зачастую инженеры считают тепловые поля для последующего определения термических напряжений (напряжение, вызванное тепловым расширением или сжатием).

1.2. Как ANSYS интерпретирует тепловое моделирование.

Тепловой анализ поддерживают следующие модули ANSYS:

• Multiphysics.

• Mechanical.

• Professional.

• FLOTRAN.

Основой теплового анализа в ANSYS является уравнение теплового баланса, полученное в соответствии с принципом сохранения энергии (подробную информацию смотрите в ANSYS, Inc. Theory Reference). При помощи ANSYS Вы решаете поставленную задачу методом конечных элементов, получая в результате решения поле температуры. Затем ANSYS использует температурное поле для определения других тепловых параметров.

ANSYS поддерживает основные виды теплопередачи:

• Теплопроводность.

• Конвекцию.

• Излучение.

1.2.1. Конвекция.

Вы можете задать конвекцию как граничное условие на поверхность. Вы задаете коэффициент теплоотдачи и температуру среды, которая контактирует с поверхностью;

затем ANSYS рассчитывает соответствующую теплопередачу через поверхность. Если коэффициент теплоотдачи зависит от температуры, Вы можете задать эту зависимость в виде таблицы.

Если модель содержит проводящие стержневые элементы (которые не позволяют задавать конвекцию как поверхностную нагрузку), или в случае неизвестной температуры окружающей среды, ANSYS предлагает использовать элемент LINK34. Также Вы можете использовать элементы FLOTRAN CFD для определения связанных с процессом конвекции величин, таких как скорости, локальные величины коэффициента теплоотдачи и теплового потока и распределения температур как в твердых, так и в жидких областях моделируемой системы.

1.2.2. Теплообмен излучением.

ANSYS может решить задачи лучистого теплообмена, которые по своей сути не линейны, четырьмя способами:

• Используя элемент LINK31.

• Используя элементы с поверхностным эффектом, включающим излучение (в случае двумерного моделирования SURF151, и SURF152 для трехмерных моделей).

• Генерируя радиационную матрицу в AUX12 и с дальнейшим использованием её в качестве суперэлемента в тепловом анализе.

• Используя метод Radiosity Solver.

Подробную информацией по этим методам смотрите в Глава 4. Излучение.

1.2.3. Специальные эффекты.

В дополнение к трем основным методам теплообмена, Вы можете учитывать специальные эффекты, такие как смена фазового состояния (плавление или затвердевание) и внутреннее тепловыделение (например, вследствие электрического нагрева). Например, Вы можете использовать элемент MASS71 для задания зависимости энерговыделения от температуры.

1.3. Виды теплового анализа.

ANSYS поддерживает два вида теплового анализа:

1. Стационарный тепловой анализ определяет распределение температуры и других тепловых параметров при неизменных граничных условиях. Под неизменными граничными условиями подразумевается ситуация, при которой изменение тепловых параметров системы во времени пренебрежимо мало.

2. Нестационарный тепловой анализ определяет распределение температуры и других тепловых параметров при меняющихся во времени условиях.

1.4. Решение совместных задач.

Некоторые типы совместных задач, такие как тепло-структурные и магнитно-тепловые задачи, могут решать тепловые эффекты совместно с другими явлениями. Совместные задачи используют совместную матрицу элементов ANSYS или последовательную нагрузку – связь между отдельными симуляциями каждого явления. Подробную информацию по совместному анализу смотрите в справочнике по совместному анализу (ANSYS Coupled-Field Analysis Guide).

1.5. О маршрутах GUI и синтаксисе команд.

В этом документе Вы найдете ссылки на команды ANSYS и эквивалентный маршрут GUI (графический интерфейс пользователя). Такие ссылки показывают только имя команды, поскольку редко возникают ситуации при которых необходимо задавать все аргументы.

Полное описание команд ANSYS смотрите в справочнике команд (ANSYS Commands Reference).

Маршруты GUI показаны настолько подробно, насколько это возможно. Во многих случаях выбор предлагаемого маршрута GUI выполнит желаемую функцию. В других случаях результатом выбора маршрута GUI станет появление меню или диалогового окна в котором необходимо будет выбрать дополнительные опции для реализации специфики, решаемой задачи.

Для всех типов решаемых задач, описанных в этом справочнике, задавайте симулируемый материал используя интуитивно понятный интерфейс модели материала. Этот интерфейс использует иерархическую древовидную структуру категорий материала, используя которую без труда можно выбрать соответствующую модель материала для решаемой задачи.

Подробную информацию об интерфейсе модели материала можно найти в справочнике по основному анализу (ANSYS Basic Analysis Guide) раздел интерфейс модели материала (Material Model Interface).

Глава 2. Стационарный тепловой анализ.

2.1. Определение стационарного анализа.

Стационарный тепловой анализ поддерживают следующие модули ANSYS:

• Multiphysics.

• Mechanical.

• FLOTRAN.

• Professional.

Стационарный тепловой анализ определяет эффекты неизменных тепловых нагрузок (граничных условий) на систему или компонент системы. Расчетчик часто проводит стационарный анализ для задания начальных условий нестационарного теплового анализа.

Стационарный анализ также может быть последним шагом в нестационарном тепловом анализе, выполняется после снижения всех переходных эффектов.

Вы можете использовать стационарный тепловой анализ для определения значений температуры, тепловых градиентов, тепловых потоков и плотности тепловых потоков, которые вызваны в объекте неизменными тепловыми нагрузками. Мы говорим о таких нагрузках как:

• Конвекция.

• Излучение.

• Тепловые потоки.

• Плотности тепловых потоков (тепловой поток, приходящийся на единичную поверхность).

• Энерговыделение (тепловой поток, проходящий через единичный объем).

• Постоянные граничные температуры.

Стационарный тепловой анализ также может быть линейным, с постоянными свойствами материалов;

или нелинейным, со свойствами материалов, зависящими от температуры.

Тепловые свойства большинства материалов на самом деле зависят от температуры, поэтому обычно тепловой анализ нелинейный. Включение эффектов излучения также делает анализ нелинейным.

2.2. Доступные для теплового анализа элементы.

ANSYS содержит 40 элементов (описываемых ниже) с помощью которых Вы можете провести стационарный тепловой расчет.

Все из нижеприведенных элементов поддерживают как стационарный, так и нестационарный анализ.

Таблица Двумерные элементы.

Элемент Размерность Вид, характеристика Параметр PLANE35 2-D Треугольник, шесть узлов Температура (в каждом узле) PLANE55 2-D Четырехугольник, четыре узла Температура (в каждом узле) PLANE75 2-D Гармонический, четыре узла Температура (в каждом узле) Четырехугольник, восемь PLANE77 2-D Температура (в каждом узле) узлов PLANE78 2-D Гармонический, восемь узлов Температура (в каждом узле) Таблица Трехмерные элементы.

Элемент Размерность Вид, характеристика Параметр SOLID70 3-D Блок, восемь узлов Температура (в каждом узле) SOLID87 3-D Тетраэдр, десять узлов Температура (в каждом узле) SOLID90 3-D Блок, двадцать узлов Температура (в каждом узле) Таблица Элементы передачи излучения.

Элемент Размерность Вид, характеристика Параметр LINK31 2-D или 3-D Линия, два узла Температура (в каждом узле) Таблица Проводящие элементы.

Элемент Размерность Вид, характеристика Параметр LINK32 2-D Линия, два узла Температура (в каждом узле) LINK33 3-D Линия, два узла Температура (в каждом узле) Таблица Элементы конвекции.

Элемент Размерность Вид, характеристика Параметр LINK34 3-D Линия, два узла Температура (в каждом узле) Элемент Размерность Вид, характеристика Параметр SHELL57 3-D Четырехугольник, четыре узла Температура (в каждом узле) Таблица Элементы совместного анализа.

Вид, Элемент Размерность Параметр характеристика Температура, структурные смещения, Температура – электрическое (механическое) напряжение, PLANE13 2-D напряжение, четыре магнитный узла векторный потенциал и магнитный скалярный потенциал.

Температура – Температура, CONTAC48 2-D (механическое) структурные напряжение, 3 узла смещения Температура – Температура, CONTAC49 3-D (механическое) структурные напряжение, 5 узлов смещения Температура – Температура, FLUID116 3-D жидкость, 2 или давление узла.

Температура - (механическое) Температура, напряжение, структурные SOLID5 3-D температура – смещения, электричество, 8 электричество.

узлов.

Температура, Температура - структурные (механическое) смещения, напряжение, SOLID98 3-D электрическое температура – напряжение, электричество, магнитный узлов.

векторный потенциал Температура – Температура, PLANE67 2-D электричество, 4 электрическое узла. напряжение Температура – Температура, LINK68 3-D электричество, 2 электрическое узла. напряжение температура – Температура, SOLID69 3-D электричество, 8 электрическое узлов. напряжение Температура – Температура, SHELL157 3-D электричество, 4 электрическое узла. напряжение Таблица Специальные элементы.

Вид, Элемент Размерность Параметр характеристика MASS71 1-D, 2-D, or 3-D Масса, один узел Температура Температура, структурные Элемент управления, смещения, COMBIN37 1-D 4 узла. периодическое повторение, давление.

Элемент SURF151 2-D поверхностного Температура эффекта, 2 или 4 узла Элемент поверхностного SURF152 3-D Температура эффекта, 4 или узлов Температура, Target segment TARGE169 2-D структурные element смещения Температура, Target segment TARGE170 3-D структурные element смещения Контактный элемент Температура, CONTA171 2-D поверхность к структурные поверхности, 2 узла. смещения Контактный элемент Температура, CONTA172 2-D поверхность к структурные поверхности, 3 узла. смещения Контактный элемент Температура, CONTA173 3-D поверхность к структурные поверхности, 4 узла. смещения Контактный элемент Температура, CONTA174 3-D поверхность к структурные поверхности, 8 узлов. смещения Матричный элемент Как определено из Как определено из или элемент матрицы типов элементов, типов элементов, MATRIX50 излучения, без включаемых в этот включаемых в этот определенной суперэлемент суперэлемент геометрии Температура, Бесконечная граница, INFIN9 2-D магнитный два узла векторный потенциал Температура, Бесконечная граница, INFIN47 3-D магнитный четыре узла векторный потенциал Температура, структурные Комбинированный COMBIN14 1-D, 2-D, or 3-D смещения, элемент, два узла периодическое повторение, давление.

Температура, структурные Комбинированный смещения, COMBIN39 1-D элемент, два узла периодическое повторение, давление.

Температура, Комбинированный структурные смещения, COMBIN40 1-D периодическое элемент, два узла повторение, давление.

2.3. Команды, используемые в тепловом анализе.

Примеры стационарного теплового анализа (командный метод) и стационарного теплового анализа (интерактивный метод) показывают, каким образом можно выполнить стационарный тепловой анализ посредством команд и через GUI соответственно.

2.4. Алгоритм проведения теплового анализа.

Процедура для проведения теплового анализа содержит три основных шага:

• Построение модели.

• Задание граничных условий и получение решения.

• Обзор результатов.

Несколько следующих параграфов содержат информацию о том, что необходимо сделать для выполнения указанных пунктов. Вначале будет дано общее описание задач, выполнение которых необходимо для выполнения каждого шага. Затем следует пример стационарного теплового решения соединения труб. Этот пример покажет, как решать тепловые стационарные задачи интерактивным и командным методом.

2.5. Построение модели.

Первым шагом при построении модели обычно является присвоение имени задаче и заглавия для Вашего анализа. Затем Вы используете препроцессор ANSYS (PREP7) для задания типа элементов, вещественных констант, свойств материалов, и геометрии модели (эта последовательность общая для большинства задач). В справочнике по созданию конечно элементной модели (ANSYS Modeling and Meshing Guide) дается подробное объяснение этих пунктов.

Для теплового анализа Вы должны помнить о следующем:

• Для задания типа элемента используется:

Команда: ET GUI: Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete • Для задания постоянных свойств материалов используется:

Команда: MP GUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models>Thermal Для задания свойств материала зависящих от температуры, необходимо задать таблицу температур (для этого используются команды MPTEMP или MPTGEN), затем соответствующие величины свойств материала (команда MPDATA).

Маршрут GUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models>Thermal Для задания коэффициента теплоотдачи (HF), зависящего от температуры используйте тот же самый маршрут GUI или те же команды.

Предупреждение.

Если Вы задаете коэффициент теплоотдачи (HF), зависящий от температуры в полиномиальной форме, то следует определить таблицу температур перед тем, как определите другие материалы, имеющие постоянные свойства.

2.5.1. Создание геометрии модели.

Не существует определенной процедуры для построения модели;

процедуры, которые необходимо выполнить для создания модели зависят от размера, формы структуры, которую Вам необходимо моделировать. Поэтому следующие несколько параграфов дают только общий обзор этих процедур. Подробную информацию по процедурам моделирования и наложению сетки смотрите в ANSYS Modeling and Meshing Guide.

Первый шаг в создании модели заключается в построении элементов модели, анализ которых Вам необходимо провести. Можно строить модель из готовых элементов, таких как окружности и прямоугольники (так называемые примитивы), или вручную задавать узлы и элементы для модели. Двумерные примитивы называются площадями, трехмерные объемами.

Размеры модели базируются на глобальной системе координат. По умолчанию глобальная система координат Декартова с осями X, Y и Z;

Вы можете выбрать другую систему координат если есть на то желание. Моделирование также использует рабочую плоскость – перемещаемая контрольная плоскость, используемая для размещения и ориентации модели в пространстве. Вы можете включить отображение сетки рабочей плоскости.

Используя булевы операции можно объединять или разделять используемые при моделировании примитивы. Например, Вы можете сложить вместе две площади для создания одной площади, которая включает все части первичных площадей. Также можно наложить одну площадь на другую, затем отнять вторую площадь от первой. Эта операция создает новую площадь с отсеченной частью в месте пересечения площади 2 с площадью 1.

После завершения построения модели Вы накладываете сетку, для того чтобы “заполнить” модель узлами и элементами. Подробную информацию по мешированию смотрите в ANSYS Modeling and Meshing Guide.

2.6. Задание граничных условий и решение задачи.

Необходимо определить: тип анализа, опции решения, граничные условия, опции шага нагружения и запустить конечно элементное решение.

2.6.1. Задание типа анализа.

Выполните следующее:

• В GUI, выберете следующий путь Main Menu Solution> Analysis Type> New Analysis> Steady-state (static).

• Если это новый анализ используйте команду ANTYPE,STATIC,NEW.

• Если необходимо повторно запустить предыдущий анализ (например, для задания дополнительных граничных условий), используйте команду ANTYPE,STATIC,REST. Вы можете повторно запустить анализ в случае доступности файлов Jobname.ESAV и Jobname.DB оставшихся от предыдущего запуска.

2.6.2. Задание граничных условий.

Можно задать граничные условия как на геометрическую модель (ключевые точки, линии, площади, объемы), так и на модель конечных элементов (узлы и элементы). Можно определить граничные условия, используя обычный метод задания одной нагрузки на соответствующий объект или задать комплексные граничные условия в виде таблиц (смотрите Applying Loads Using TABLE Type Array Parameters в ANSYS Basic Analysis Guide).

Вы можете задать пять типов тепловых граничных условий:

2.6.2.1. Постоянные температуры (TEMP) Это степень свободы, обычно задаваемая на границах модели, и определяющая известную, неизменную величину температуры.

2.6.2.2. Тепловой поток (HEAT) Это сосредоточенные узловые граничные условия. Используйте их в основном на моделях которые состоят из линейных элементов (проводящие стержни, конвективные элементы и т.д) где нельзя задать конвекцию или тепловые потоки. Положительное значение величины теплового потока указывает на то, что узел принимает тепло. Температура обладает большим приоритетом, если в узле задан и тепловой поток, и температура.

Замечание Если тепловой поток задается на узлы, следует повысить частоту сетки в месте задания теплового потока, особенно если элементы, содержащие узлы с рассматриваемой нагрузкой, имеют существенно отличающиеся величины теплопроводности. В противном случае Вы можете получить нереальное распределение температур. Если есть возможность, всегда используйте альтернативную опцию, энерговыделение или плотность теплового потока.

Использование этих граничных условий дает более точный результат, иногда даже при разумно грубой сетке.

2.6.2.3. Конвекция (CONV) Конвекция это поверхностное граничное условие, задаваемое на внешние поверхности модели для учета “утечек” тепла во (или приобретение тепла от) внешнюю среду. Если модель состоит из линейных элементов, то конвекцию можно задать при помощи элемента конвекции LINK34.

2.6.2.4. Плотность теплового потока (HFLUX) Плотность теплового потока также является поверхностным граничным условием.

Используйте эту нагрузку когда известна величина тепла, проходящего через поверхность (тепловой поток, приходящийся на единичную площадку) или вычислена во FLOTRAN CFD.

Положительная величина плотности теплового потока означает, что тепло поглощается элементом. На поверхность можно задать в качестве граничного условия CONV или HFLUX (но не обе нагрузки одновременно). Если на поверхность задать обе нагрузки, ANSYS использует последнюю заданную нагрузку.

2.6.2.5. Энерговыделение (HGEN) Энерговыделение используется в качестве объемного граничного условия для задания энерговыделения внутри элемента, вызванное, например, химической реакцией или электрическим током. Энерговыделение имеет размерность теплового потока отнесенного к размерности объема.

Ниже приведено краткое описание типов нагрузок, применяемых в тепловом анализе.

Семейство Тип нагрузки Категория Путь GUI команд Температура Main Menu> Solution> Define Loads> D Apply> Thermal> Temperature (TEMP) Тепловой поток Main Menu> Solution> Define Loads> F Сила (HEAT) Apply> Thermal> Heat Flow Main Menu> Solution> Define Loads> Конвекция(CONV), SF Apply> Thermal> Heat Flux Плотность Поверхностная теплового потока нагрузка Main Menu> Solution> Define Loads> (HFLUX) Apply> Thermal> Convection Энерговыделение Нагрузка на Main Menu> Solution> Define Loads> BF (HGEN) тело Apply> Thermal> Heat Generat Ниже в таблице приведены команды с помощью которых можно задавать, удалять или выводить для просмотра граничные условия в тепловом анализе.

Тип Тело или модель Зада гран.услов конечных Категория Удаление Список Оперировать Установки ние ия элементов Температу Геометрическая Ключевые DK DKDELE DKLIST DTRAN - ра модель точки Конечный DCUM, " Узлы D DDELE DLIST DSCALE элемент TUNIF Тепловой Геометрическая Ключевые FK FKDELE FKLIST FTRAN - поток модель точки Конечный " Узлы F FDELE FLIST FSCALE FCUM элемент Конвекция, плотность Геометрическая линии SFL SFLDELE SFLLIST SFTRAN SFGRAD теплового модель потока Геометрическая " площади SFA SFADELE SFALIST SFTRAN SFGRAD модель Конечный SFGRAD, " узлы SF SFDELE SFLIST SFSCALE элемент SFCUM SFBEAM, Конечный SFCUM, " элементы SFE SFEDELE SFELIST SFSCALE элемент SFFUN, SFGRAD энерговыде Геометрическая Ключевые BFK BFKDELE BFKLIST BFTRAN - ление модель точки Геометрическая " линии BFL BFLDELE BFLLIST BFTRAN - модель Геометрическая " площади BFA BFADELE BFALIST BFTRAN - модель Геометрическая " объемы BFV BFVDELE BFVLIST BFTRAN - модель Геометрическая " узлы BF BFDELE BFLIST BFSCALE BFCUM модель " " элементы BFE BFEDELE BFELIST BFSCALE BFCUM Вы имеете доступ ко всем операциям работы с граничными условиями (кроме List, см ниже) через последовательность ниспадающих меню. В меню Solution выбираете операцию (применить, удалить и т.д), затем тип граничного условия (например температура) и объект на который собираетесь задать граничное условие (ключевая точка, узел и т.д).

Например, для того что бы задать температуру на ключевую точку выполните следующую последовательность операций:

GUI:

Main Menu> Solution> Define Loads> Apply> Thermal> Temperature> On Keypoints 2.6.3. Использование таблицы и функции в качестве граничных условий.

В добавок к общим правилам задания табличных граничных условий, в тепловом анализе существуют также некоторые тонкости, которые в общем виде рассматриваются в этом параграфе.

Более подробную информацию смотрите в ANSYS APDL Programmer's Guide Ниже приведена таблица типов граничных условий и соответствующих первичных переменных в тепловом анализе.

Тепловые граничные условия Семейство команд Первичная переменная D Постоянная температура Время, X, Y, Z Тепловой поток F Время, X, Y, Z, температура Коэффициент теплоотдачи Время, X, Y, Z, TEMP, SF (конвекция) скорость Температура окружающей среды SF Время, X, Y, Z (конвекция) Плотность теплового потока SF Время, X, Y, Z, температура Энерговыделение BF Время, X, Y, Z, температура Элемент жидкости (FLUID116) Граничное условие Расход SFE Время Давление D Время, X, Y, Z Пример решения стационарной тепловой задачи с табличными граничными условиями.

Для более гибкого задания коэффициента теплоотдачи используются граничные условия в виде функции. Подробную информацию по заданию граничных условий в виде функций смотрите в ANSYS Basic Analysis Guide.

Дополнительные первичные величины, которые можно задавать в виде функции приведены ниже.

• Tsurf* (TS) (температура поверхности элемента для элементов SURF151 или SURF152) • Плотность () (свойство материала DENS) • Теплоемкость (свойство материала C) • Теплопроводность (свойство материала kxx) • Теплопроводность (свойство материала kyy) • Теплопроводность (свойство материала kzz) • Вязкость (свойство материала µ) • Коэффициент излучения (свойство материала ) 2.6.4. Определение параметров шага нагружения.

Для теплового анализа можно определить основные параметры, нелинейные параметры и параметры вывода результатов расчета.

Задание параметров шага нагружения.

Параметр Команда Путь GUI Основные параметры Main Menu> Solution> Load Step Opts> Время TIME Time/Frequenc> Time-Time Step Main Menu> Solution> Load Step Opts> Количество временных шагов NSUBST Time/Frequenc> Time and Substps Main Menu> Solution> Load Step Opts> Продолжительность временного шага DELTIM Time/Frequenc> Time-Time Step Main Menu> Solution> Load Step Opts> Пошаговые или линейные нагрузки KBC Time/Frequenc> Time -Time Step Нелинейные параметры Максимальное число равновесных Main Menu> Solution> Load Step Opts> NEQIT итераций Nonlinear> Equilibrium Iter Main Menu> Solution> Load Step Opts> Автоматический временной шаг AUTOTS Time/Frequenc> Time-Time Step Main Menu> Solution> Load Step Opts> Допуск сходимости CNVTOL Nonlinear> Convergence Crit Main Menu> Solution> Load Step Opts> Параметры завершения решения NCNV Nonlinear> Criteria to Stop Main Menu> Solution> Load Step Opts> Параметр линейного поиска LNSRCH Nonlinear> Line Search Main Menu> Solution> Load Step Opts> Параметр прогноз - коррекция PRED Nonlinear> Predictor Параметры вывода Main Menu> Solution> Load Step Opts> Запись в файл OUTPR Output Ctrls> Solu Printout Контроль данных, записываемых в базу Main Menu> Solution> Load Step Opts> OUTRES данных или текстовый файл. Output Ctrls> DB/Results File 2.6.5. Основные параметры.

Следующие параметры являются основными:

• Параметр Время.

Этот параметр определяет время в конце шага нагружения. Хотя время не имеет значения в стационарном анализе, этот параметр обеспечивает привязку к шагам нагружения и приращения.

Значение времени, принятое по умолчанию, равно 1.0 для первого шага нагружения плюс 1. для последующих шагов нагружения.

• Количество шагов приращения приходящихся на шаг нагружения или величина временного шага.

Нелинейный анализ требует многократных шагов приращения внутри одного шага нагружения. По умолчанию программа использует один шаг приращения на каждый шаг нагружения.

• Пошаговые или линейные нагрузки.

Если Вы используете пошаговые нагрузки, величина нагрузки остается постоянной в течение всего шага нагружения. Если заданы линейные нагрузки (по умолчанию), то величина нагрузки увеличивается линейно с каждым шагом приращения.

2.6.6. Нелинейные параметры.

В случае нелинейной решаемой системы необходимо задать нелинейные параметры шага нагружения.

Существуют следующие нелинейные параметры:

• Число равновесных итераций.

Этот параметр определяет максимально приемлемое количество итераций приходящихся на каждый шаг приращения. Задаваемая по умолчанию величина равна 25, достаточна для большинства нелинейных тепловых задач.

• Автоматический временной шаг.

Для нелинейных задач, автоматический временной шаг задает временной интервал между шагами приращения, обеспечивающий стабильность и точность решения.

• Допуск сходимости.

ANSYS определяет нелинейное решение как сходящееся при выполнении критерия сходимости. Проверка сходимости может быть основана на температурах, тепловых потоках или одновременно на том и другом. Вы задаете типичное значение для желаемого параметра (поле VALUE команды CNVTOL) и величину допуска этого параметра (поле TOLER).

Критерий сходимости определяется как VALUE TOLER. Например, если Вы задали 500 как типичное значение температуры и допуск 0.001, то критерий сходимости для температуры равен 0.5 градуса.

Для температур, ANSYS сравнивает изменение значения температуры узла двух последовательных итераций ( T = Ti -Ti-1) с критерием сходимости. В последнем рассмотренном примере решение сходится, если разность температуры в каждом узле от одной итерации к другой менее 0.5 градусов.

Для тепловых потоков, ANSYS сравнивает несбалансированный вектор нагрузки с критерием сходимости. Несбалансированный вектор нагрузки определяется как разница между заданными тепловыми потоками и (внутренними) рассчитанными тепловыми потоками.

• Параметры завершения для не сходящихся решений.

Если решение не сходится после выполнения заданного количества итераций, ANSYS останавливает процесс решения или переходит на следующий шаг нагружения в зависимости от определенного Вами критерия остановки решения.

• Линейный поиск.

Этот параметр позволяет ANSYS реализовать линейный поиск по методу Ньютона-Рафсона.

• Параметр прогноз – коррекция.

Эта опция активирует параметр прогноз – коррекция для степеней свободы решения на первой итерации каждого шага приращения.

2.6.6.1. Графическое отслеживание сходимости.

В процессе проведения нелинейного теплового анализа, ANSYS вычисляет нормы сходимости с соответствующим критерием сходимости (при выполнении каждой равновесной итерации). Доступный как в командном, так и в интерактивном режиме, монитор графического отслеживания сходимости (GST) отображает расчетные нормы и критерий сходимости в ходе выполнения решения.

По умолчанию GST включен для интерактивного режима и выключен для командного режима. Для включения или выключения GST:

Команда: /GST Путь GUI:

Main Menu> Solution> Load Step Opts> Output Ctrls> Grph Solu Track Ниже приведен типичный график GST.

2.6.7. Параметры вывода.

Третий класс параметров шага нагружения позволяет управлять результатами расчета.

Существуют следующие параметры этого класса:

• Запись в файл.

Этот параметр позволяет включать любые результаты расчета в текстовый файл (Jobname.OUT).

• Контроль данных, записываемых в базу данных или текстовый файл.

Этот параметр контролирует данные, которые ANSYS пишет в файл результатов (Jobname.RTH).

2.6.8. Задание параметров анализа.

Следующий шаг – задание параметров анализа. Существуют следующие параметры:

• Параметр Ньютона – Рафсона (используется только в нелинейном анализе). Этот параметр определяет частоту обновления матрицы касательной в ходе выполнения решения.

Можно задать одно из следующих значений:

• Определяется программой (задан по умолчанию;

рекомендуется для теплового анализа).

• Полный • Модифицированный • Начальная проводимость Замечание Для нелинейного теплового анализа, ANSYS всегда использует полный алгоритм Ньютона – Рафсона.

Для включения этого параметра:

Команда: NROPT Путь GUI: Main Menu> Solution> Analysis Type> Analysis Options • Выбор решателя. Можно задать один из следующих решателей:

• Разреженный решатель (задается по умолчанию для стационарного и полного нестационарного анализа).

• Фронтальный решатель.

• Решатель сопряженный градиент Якоби (JCG).

• Решатель JCG при недостаче памяти • Решатель неполный сопряженный градиент Чолески (ICCG).

• Решатель сопряженный предопределенный градиент (PCG) • Решатель PCG при недостаче памяти • Алгебраический мультисеточный решатель (AMG) • Распределенный решатель (DDS) • Итеративный (автоматическая опция выбора решателя) Для выбора решателя используется следующая команда или путь GUI:

Команда: EQSLV Путь GUI: Main Menu> Solution> Analysis Type> Analysis Options Примечание Можно использовать Итеративную опцию (Быстрое Решение) для любого теплового элемента, за исключением суперэлементов (например, элементы созданные AUX12 для анализа излучения). Не рекомендуется для решения тепловых задач включающих фазовые переходы использовать фронтальный или разреженный решатель, поскольку использование этих решателей запрещает создание файлов Jobname.EMAT и Jobname.EROT.

• Задание смещения температуры. Под смещением температуры подразумевается разница (выражаемая в градусах) между абсолютным нулем и нулем используемой системы температур. Смещение температуры позволяет вводить температуру в градусах Цельсия (вместо Кельвина) или градусах Фаренгейта (вместо Ренкина). Для задания смещения температуры необходимо использовать следующее:

Команда: TOFFST Путь GUI: Main Menu> Solution> Analysis Type> Analysis Options 2.6.9. Сохранение модели.

После задания граничных условий и параметров анализа, следует сохранить выполненную работу. Для восстановления модели до состояния, в котором она находилась на момент последнего сохранения необходимо выполнить следующее:

Команда: RESUME GUI:

Utility Menu>File>Resume Jobname.db Utility Menu>File>Resume from 2.6.10. Решение модели.

Для запуска решения выполните следующее:

Команда: SOLVE Путь GUI: Main Menu> Solution> Solve> Current LS 2.6.11. Обзор результатов анализа.

ANSYS записывает результаты решения теплового анализа в текстовый файл Jobname.RTH.

Результаты содержат следующие данные:

2.6.11.1. Первичные данные.

• Значения температуры в узлах (TEMP) 2.6.11.2. Производные данные.

• Плотности тепловых потоков в узлах и элементах (TFX, TFY, TFZ, TFSUM) • Градиенты температуры элементов и узлов (TGX, TGY, TGZ, TGSUM) • Тепловые потоки элементов.

• И т.д Можно просмотреть эти результаты используя основной постпроцессор POST (Main Menu>General Postproc). Ниже описано несколько типичных операций постпроцессора, которые используются в тепловом анализе. Полное описание функций постпроцессора смотрите в ANSYS Basic Analysis Guide Примечание.

Для просмотра результатов в основном постпроцессоре необходимо чтобы база данных ANSYS содержала ту же модель для которой было получено решением (при необходимости выполните команду RESUME для восстановления модели). Вдобавок должен быть доступен файл результатов теплового анализа Jobname.RTH.

2.6.12. Считывание результатов.

После входа в основной постпроцессор, можно считать результаты желаемого шага нагружения и шага приращения. Для выполнения этого используйте следующую команду:

SET GUI: Main Menu> General Postproc> Read Results> By Load Step Вы можете задать номер шага нагружения, можете считать результаты анализа первого, последующего или последнего шага нагружения. Если Вы пользуетесь графическим интерфейсом пользователя (GUI), диалоговое окно предложит Вам соответствующие варианты выбора шага нагружения. Поле TIME позволяет выбрать расчетные данные по времени. Если Вы зададите время, для которого недоступны результаты расчета, ANSYS выполнит линейную интерполяцию для определения результатов в этот момент времени.

2.6.13. Просмотр результатов.

В ANSYS результаты решения можно просматривать в виде графиков или таблиц, после считывания результатов решения в память. Для вывода результатов решения можно использовать следующие команды и пути GUI:

Вывода поля результатов расчета:

Команды:

PLESOL PLETAB GUI: Main Menu> General Postproc> Plot Results> Contour Plot> Element Solu Main Menu> General Postproc> Plot Results> Contour Plot> Elem Table Main Menu> General Postproc> Plot Results> Contour Plot> Nodal Solu График поля температур.

Для построения векторного поля:

Команда:

PLVECT GUI:

Main Menu> General Postproc> Plot Results> Vector Plot> Pre-defined or Userdefined График векторного поля.

Для вывода результатов решения в табличном виде:

Команды: PRESOL PRNSOL PRRSOL GUI: Main Menu>General Postproc>List Results>Element Solution Main Menu>General Postproc>List Results>Nodal Solution Main Menu>General Postproc>List Results>Reaction Solu После выбора маршрута GUI или задания любой из команд, приведенных выше, ANSYS отображает результаты в текстовом окне (здесь не приводится).

2.7. Процедура стационарного теплового анализа (командный метод).

Этот параграф описывает процедуру проведения стационарного теплового анализа соединения труб посредством командного метода. Выполнение стационарного теплового анализа (интерактивный метод) демонстрирует решение той же самой задачи посредством интерактивного метода.

2.7.1. Описание задачи.

В этом примере, маленькая трубка входит радиально в цилиндрический контейнер в месте удаленном от торцевых поверхностей контейнера. Внутри контейнера находится жидкость при температуре 450°F (232°C). Через трубку с постоянной скоростью течет жидкость температура, которой составляет 100°F (38°C). Коэффициент теплоотдачи в контейнере постоянен и равен 250 Btu/hr-ft2-°F (1420 watts/m2-°K). Коэффициент теплоотдачи в трубке зависит от температуры стенки трубы и задан в таблице свойств материалов (таблица приведена ниже).

Цель примера заключается в определении распределения температуры в месте соединения трубы с контейнером.

Примечание Рассматриваемый пример является одним из многих возможных вариантов теплового анализа. Не все примеры решения тепловых задач следуют приведенной здесь процедуре проведения анализа. Процедуру проведения анализа определяют свойства материалов, анализируемый объект и окружающие объект условия.

Свойства материалов Температура 70 200 300 400 500 (°F) Плотность 0.285 0.285 0.285 0.285 0.285 (lb/in3) Теплопроводность 8.35 8.90 9.35 9.80 10.23 (Btu/hr-ft-°F) Теплоемкость 0.113 0.117 0.119 0.122 0.125 (Btu/lb-°F) Коэффициент теплоотдачи 426 405 352 275 221 (Btu/hr-ft2-°F) Соединение трубки с цилиндрическим контейнером 2.7.2. Методика проведения анализа.

Поскольку рассматриваемый объект симметричен, модель, в этом примере, состоит из четвертой части соединения трубка – контейнер. Предполагается, что длина контейнера достаточно велика, для того чтобы температура торцевых поверхностей была неизменна и составляла 450°F. Также вводится аналогичное допущение в плоскости контейнера Y=0.

Построение модели заключается в определении двух цилиндрических примитивов и выполнении логической операции наложения этих примитивов друг на друга.

Используется распределенная сетка. В результате операции наложения сетки появятся предупреждения о деформированных элементах. Можно пренебречь этими предупреждениями, поскольку деформированные элементы появятся вне расчетной зоны (соединение труба – контейнер).

Поскольку в анализе используются свойства материалов, зависящие от температуры, количество шагов приращения задано равным 50. Также используется автоматический выбор временного шага. После того как модель будет решена, результаты решения можно будет просмотреть в виде графика поля температур и векторного поля плотности тепловых потоков.

2.7.3. Команды создания и решения модели.

Следующая последовательность команд создает и решает модель. Текст после восклицательного знака является комментарием.

/PREP /TITLE, Steady-state thermal analysis of pipe junction /UNITS,BIN ! Используется английская система единиц (дюймы) /SHOW ! Задание графического драйвера для интерактивного запуска.

ET,1,90 ! Задание 20 узлового, трехмерного теплового элемента MP,DENS,1,.285 ! Плотность =.285 lbf/in^ MPTEMP,,70,200,300,400,500 ! Задание таблицы температур MPDATA,KXX,1,,8.35/12,8.90/12,9.35/12,9.80/12,10.23/12 ! Задание величин теплопроводности MPDATA,C,1,,.113,.117,.119,.122,.125 ! Задание величин теплоемкости MPDATA,HF,2,,426/144,405/144,352/144,275/144,221/144 ! Определение коэффициентов теплоотдачи ! Задание параметров генерации модели RI1=1.3 ! Внутренний радиус цилиндрического контейнера RO1=1.5 ! Внешний радиус Z1=2 ! Длина RI2=.4 ! Внутренний радиус трубки RO2=.5 ! Внешний радиус трубки Z2=2 ! Длина трубки CYLIND,RI1,RO1,,Z1,,90 ! Четверть цилиндрического объема для контейнера WPROTA,0,-90 ! Повернуть рабочую плоскость на ось трубки CYLIND,RI2,RO2,,Z2,-90 ! Четверть цилиндрического объема для трубки WPSTYL,DEFA ! Вернуть рабочую плоскость в исходное положение.

BOPT,NUMB,OFF ! Отключить нумерацию объемов VOVLAP,1,2 ! Наложить друг на друга цилиндры /PNUM,VOLU,1 ! Включить нумерацию объемов /VIEW,,-3,-1, /TYPE,, /TITLE,Volumes used in building pipe/tank junction VPLOT VDELE,3,4,,1 ! Обрезать избыточные объемы ! Meshing ASEL,,LOC,Z,Z1 ! Выбрать максимально удаленную по оси Z поверхность контейнера ASEL,A,LOC,Y,0 ! Выбрать максимально удаленную по оси Y поверхность контейнера CM,AREMOTE,AREA ! Создать компонент поверхности с именем AREMOTE /PNUM,AREA, /PNUM,LINE, /TITLE,Lines showing the portion being modeled APLOT /NOERASE LPLOT ! Нарисовать линии /ERASE ACCAT,ALL ! Объединить площади и линии противоположных граней контейнера LCCAT,12, LCCAT,10, LESIZE,20,,,4 ! 4 деления по толщине стенки трубки LESIZE,40,,,6 ! 6 делений по длине трубки LESIZE,6,,,4 ! 4 деления по толщине стенки контейнера ALLSEL ! Выбрать все ESIZE,.4 ! Установить заданный по умолчанию размер элементов MSHAPE,0,3D ! Выбрать распределенную сетку блочного типа MSHKEY, SAVE ! Сохранить базу данных перед наложением сетки VMESH,ALL ! Сгенерировать узлы и элементы внутри объемов.

/PNUM,DEFA /TITLE,Elements in portion being modeled EPLOT FINISH /COM, *** Obtain solution *** /SOLU ANTYPE,STATIC ! Стационарный тип анализа NROPT,AUTO ! Выбираемый программой параметр Ньютона – Рафсона.

TUNIF,450 ! Начальная температура для всех узлов.

CSYS, NSEL,S,LOC,X,RI1 ! Выбрать узлы на внутренней поверхности контейнера SF,ALL,CONV,250/144,450 ! Задание конвекции на выбранные узлы CMSEL,,AREMOTE ! Выбрать компонент AREMOTE NSLA,,1 ! Выбрать узлы, принадлежащие AREMOTE D,ALL,TEMP,450 ! Задание постоянной температуры на выбранные узлы WPROTA,0,-90 ! Повернуть рабочую плоскость на ось трубы CSWPLA,11,1 ! Задание локальной цилиндрической системы координат на рабочей плоскости.

NSEL,S,LOC,X,RI2 ! Выбор узлов внутренней поверхности трубы SF,ALL,CONV,-2,100 ! Задание конвекции на выбранные узлы ALLSEL /PBC,TEMP,,1 ! Включить отображение символов граничных условий (в частности температуры) /PSF,CONV,,2 ! Включить отображение символов конвекции /TITLE,Boundary conditions NPLOT WPSTYL,DEFA CSYS, AUTOTS,ON ! Задание автоматического временного шага NSUBST,50 ! Количество шагов приращения KBC,0 ! Линейная нагрузка (по умолчанию) OUTPR,NSOL,LAST ! Необязательная команда для вывода результатов решения SOLVE FINISH /COM, *** Review results *** /POST /EDGE,,1 ! Показать грань /PLOPTS,INFO,ON ! Включить легенду /PLOPTS,LEG1,OFF ! Выключить заголовок легенды /WINDOW,1,SQUARE ! Настроить размер окна /TITLE,Temperature contours at pipe/tank junction PLNSOL,TEMP ! Вывести контурный график температуры CSYS, NSEL,,LOC,X,RO2 ! Nodes and elements at outer radius of pipe Выбрать узлы на внешней поверхности трубы ESLN NSLE /SHOW,,,1 ! Векторный режим /TITLE,Thermal flux vectors at pipe/tank junction PLVECT,TF ! Вывести векторный график плотности тепловых потоков FINISH /EXIT,ALL 2.8. Процедура стационарного теплового анализа (интерактивный метод) Этот параграф показывает, как использовать меню ANSYS для проведения того же теплового анализа, описание которого было дано в процедуре стационарного теплового анализа (командный метод). В этой версии анализа вместо задания команд, следует выбирать опции в меню графического интерфейса пользователя.

Шаг 1: Присвоение имени, решаемой задачи.

Первое с чего следует начать анализ после запуска ANSYS – задание заголовка анализа. Для этого следует выполнить следующее:

1. Выберете Utility Menu>File>Change Title, после чего появится диалоговое окно смены заголовка.

2. Введите текст “Стационарный тепловой анализ соединения труб”.

3. Нажмите на OK.

Шаг 2: Задание системы единиц измерения.

В этом примере используется английская система единиц (основанная на дюймах). Для задания системы единиц введите команду /UNITS,BIN в окно ввода и нажмите ENTER.

Шаг 3: Задание типа элемента.

Данный пример анализа использует тепловой объемный элемент. Для задания типа элемента выполните следующее:

1. Выберете Main Menu> Preprocessor> Element Type> Add/Edit/Delete. Появляется диалоговое окно типов элемента.

2. Нажмите на Add. Появляется диалоговое окно библиотеки типов элемента.

3. В списке слева выберете "Thermal Solid." (возможно для этого придется прокрутить список вниз). В списке справа выберете "Brick20node 90." Нажмите на OK.

4. Нажмите на Close для закрытия диалогового окна типа элементов.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.