CAXACAE流体、热传耦合分析教程

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CAE模流分析优化热流道设计

CAE模流分析优化热流道设计

CAE模流分析优化热流道设计CAE模拟是一种基于计算机辅助工程的分析方法,可以对产品进行虚拟测试、评估和优化,以提高其性能、质量和可靠性。

在热流道模具设计中,CAE模拟可以帮助工程师预测和优化热流道系统的性能和工艺参数,以减少生产中的问题和缺陷。

本文将详细介绍如何使用CAE模拟来优化热流道设计。

首先,进行热流道系统的几何建模。

使用3D建模软件,根据实际热流道系统的结构和尺寸进行建模。

在建模过程中,要确保准确地反映热流道系统的各个组成部分,如喷嘴、加热线圈、热流道管道等。

接下来,进行网格划分。

使用网格划分软件将热流道系统的几何模型划分成小的离散单元。

网格的划分影响着后续的数值计算和结果的准确性,因此要尽可能细致地划分网格,尽量接近实际情况。

然后,进行流场分析。

利用流体力学软件对热流道系统进行流场分析,计算流体在热流道中的流动行为。

通过分析流速、压力分布、流线、温度分布等参数,可以评估热流道系统的性能和效果。

在流场分析的基础上,进行热传导分析。

通过热传导分析,可以计算热量在热流道系统中的传递方式和速率。

热流道系统中的热量分布直接影响着塑件的成形质量,因此热传导分析非常重要。

除了流场分析和热传导分析,还可以进行其他相关分析,如热嵌入、熔体填充等。

这些分析可以帮助了解热流道系统与塑件的相互作用,进一步优化设计。

通过CAE模拟的结果,可以对热流道系统进行优化设计。

根据结果,可以调整热流道系统的参数,如喷嘴形状、加热线圈功率、冷却方式等,以提高热流道系统的效果和性能。

此外,CAE模拟还可以帮助发现潜在的问题和缺陷,提前解决,避免在生产中出现不必要的困扰。

总之,CAE模拟是一种非常有效的方法,用于优化热流道设计。

通过模拟分析,可以评估热流道系统的性能、预测塑件的成形质量,并进行相应的优化设计。

这为工程师提供了一个可靠的工具,以提高热流道系统的效率和可靠性,减少生产过程中的问题和成本。

最新ANSYS-Workbench-Fluent流固耦合传热及热结构分析ppt课件

最新ANSYS-Workbench-Fluent流固耦合传热及热结构分析ppt课件
• “当人的器官在动物的体内生长,拥有人类细胞的 猪或老鼠,是不是会像人类一样思考,却和动物一 样行事?”
• “它们所带给人类社会的恐惧,早已超越了人类认 知的界限和人类对科学成果的接纳空间”。
一、研究概况
• “嵌合体”是在生物界非常普遍的自然现象。 • 孪生子在同一个子宫中发育时会发生细胞交流,大多
(4)生产移植器官 人兔胚胎嵌合体:将来发育成某种特定器官,如能克 服免疫排斥反应,有望用于器官移植。
四、嵌合体研究存在的问题
1、嵌合体组织器宫的特异抗原性
在种内动物嵌合体制备过程中发现,不管是两种胚胎, 还是多种胚胎制成的嵌合胚胎,细胞间均能协调的 生长发育,不发生免疫排斥现象。但是,无论是进 行供体-供体、供体-受体动物间,还是进行嵌合体供体、嵌合体-受体动物间的组织或器官移植,均会 发生强烈的免疫排斥反应。
三、应用前景
(2)研究性分化机理
利用嵌合体可以研究性别分化以及参与性分化的细胞 及其规律。
(3)孤雌生殖
• 利用嵌合体技术,己获得了孤雌生殖小鼠。 • 铃木达行等(1998)通过聚合从日本红牛获取的卵
母细胞的孤雌生殖二倍体胚胎和用荷斯坦母牛卵母 细胞进行IVF的胚胎,获得2死1活3头嵌合体犊牛。
三、应用前景
三、应用前景
3.在动物生产中的应用
(1)人工制造有特殊经济价值的个体 对水貂、狐狸、绒鼠等毛皮动物,利用胚胎嵌合体技 术可以获得用交配或杂交法不能获得的毛皮花色类 型。
(2)种间移植 用于分析胎儿与母体的相互关系,如将斑马的受精卵, 移植到马体内生产斑马(拯救珍稀濒危动物)。
三、应用前景
(3)可作为外源基因的导入方法 把外源目的基因先导入干细胞,再通过胚胎干细胞介 导法将目的基因转入胚胎,这是转基因动物生产中基 因导入的一种重要手段。

流沙CAE-谈谈流固耦合计算

流沙CAE-谈谈流固耦合计算

流沙CAE-谈谈流固耦合计算作者:流沙CAE最近群⾥头讨论流固耦合计算很热烈,我以前⽤workbench做过⼀阵⼦的流固耦合计算,在这⾥想把当初的⼀些想法以及经验记录下来,留作⽇后复习之⽤。

流固耦合(fluid solid interaction,简称FSI),是将计算流体⼒学(CFD)与计算固体⼒学(CSM)结合在⼀起计算固体在流体作⽤下应⼒应变及流体在固体变形影响下的流场改变。

例如,随风飘扬的红旗,我们可以通过流固耦合⽅法计算红旗在飘扬过程中固体的张⼒以及流场变化。

1、流固耦合模型建⽴计算模型时,需要同时创建固体模型与流体模型。

2、流固耦合计算类型从耦合松紧来说,分为强耦合与弱耦合;从数据流动⽅向来分,可分为单向耦合与双向耦合。

⽬前绝⼤部分流固耦合计算软件,都是弱耦合;很多软件可以做双向流固耦合,如ADINA,CFX+WB+ANSYS,comsol,fluent+mpcci+abaqus等,通常能做双向耦合的软件组合都可以做单向耦合。

3、耦合计算中数据的流向数据可以从CSM流向CFD,也可以从CFD流⼊CSM,但是在计算中,会存在⼀个时间步的时滞。

图1 单向耦合图2 双向耦合图1为单向耦合数据流向,流体分析将压⼒分布结果传输给固体计算,固体计算结果并不返回任何数据给流体程序。

图2为双向耦合数据流向,流体计算将压⼒传递给固体计算,固体计算程序将节点位移返回给流体程序以更新流场。

4、传递⽅式通过设置fluid-solid interface的形式,所有需要传递的数据均在此交界⾯上进⾏插值传递。

5、计算类型单向计算可以使⽤瞬态或稳态,双向计算通常为瞬态计算。

推荐固体与流体时间步长⼀致。

当然在⼀些软件,如adina中,只有⼀个时间步概念,采⽤流体时间步,它的固体计算⾃动采⽤与流体时间步保持⼀致。

6、计算结果查看流体中主要查看流场改变,固体中主要查看位移、应⼒及应变信息。

热成型CAE工艺分析方法

热成型CAE工艺分析方法

8. 要查看温度变化检查,确保压边圈处的材料温度与凸凹 模间无剧烈变化,必要时压边圈单独设置模具温度。
1. 初始温度20 ℃,铁素体50%
2.板料加热至950 ℃,完全奥氏体化
3.板料淬火至越420 ℃左右时,开始 由奥氏体转变为 马氏体
奥氏体
马氏体
4.淬火继续进行,奥氏体减少,马氏体增多。
马氏体
淬火结束时温度
5.淬火结束,奥氏体完全转变为马氏体。
温度,压边圈和凸凹模可以分别保持不同的温度,模具上设置 有类似于注塑模的冷却水循环的水路,为模具降温,同时也可 以通过水路设置控制凸凹模局部的温度,通过机械手将板料放 入模具,专用的热成型冲压设备可以单独设置快速运动速度和 成型速度(慢速),以及类似于注塑模的到底保压静止时间。 (保压静止时间起到淬火的作用)
热成型CAE工艺强板被越 来越广泛使用,但是高强板成型形困难,所需 成型力大,回弹大,拉延形相对较差。热成型 可以很好的解决这些问题,成型后得到的马氏 体具有高抗拉强度和高硬度的特点
热成型结束后维氏硬度
热成型结束后产品抗拉强度
热成型的设置步骤
1.热成型设备 板料放置在专用电炉中加热,模具使用设备加热到指定
5. 查看维氏硬度(HV)和抗拉强度,单位MPA.
6. 热成型板料淬火后维氏硬度达到470HV(约等于洛氏硬 度HRC50度) 参考304不锈钢维氏硬度不超过200 ,无法进 行大批量冲裁加工,需使用多轴激光切割,尽量使用精 确反算修边线,保证产品尺寸。
7.料片使用定位销时,要注意板料加热后会膨胀(膨胀系 数约1%),定位销要预留出该膨胀尺寸。
2.热成型中压边圈的意义 热成型中采用无压边圈,或者当板料起皱或翘曲严重时使用,
此时压边圈仅起到,保持料片稳定的作用。当使用压边圈时,压 边圈不起到压紧料片的作用,因为材料加热后厚向异性系数(屈 服面)R值很小,材料流动形差,压边圈压紧板料后,板料极易 拉裂,另外压边圈与板料距离过近会导致材料提前降温,无法保 证相变所需温度,所以压边圈与板料之间要保证料厚的0.5-1倍 之间的间隙,通过模具结构,拉延结束后压边圈闭合,与板料间 隙为零,参与成型。要查看温度变化检查,确保压边圈处的材料 温度与凸凹模间无剧烈变化,必要时压边圈单独设置模具温度, 热成型无拉延筋。

CAXACAPP解决方案

CAXACAPP解决方案

CAXACAPP解决方案引言概述:随着信息技术的飞速发展,企业管理系统的需求也日益增加。

CAXACAPP解决方案是一种集成了计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工艺规划(CAM)、计算机辅助工程(CAE)以及企业资源规划(ERP)等多个功能模块的综合性解决方案。

本文将详细介绍CAXACAPP解决方案的五个部分,包括CAD模块、CAM模块、CAE模块、ERP模块以及集成优势。

一、CAD模块:1.1 三维建模:CAXACAPP解决方案的CAD模块提供了先进的三维建模功能,可以帮助用户快速创建、编辑和修改三维模型,实现产品设计的可视化。

1.2 绘图工具:CAD模块还提供了各种绘图工具,如线条、弧线、多边形等,方便用户进行二维图形的绘制和编辑。

1.3 数据交互:CAD模块支持与其他模块的数据交互,如与CAM模块的工艺规划数据、与CAE模块的工程分析数据等,实现数据的无缝对接。

二、CAM模块:2.1 工艺规划:CAXACAPP解决方案的CAM模块可以帮助企业进行工艺规划,包括零件加工路径的生成、刀具路径的优化等,提高生产效率和产品质量。

2.2 数控编程:CAM模块还支持数控编程,可以根据零件的三维模型生成相应的数控程序,实现自动化的加工过程。

2.3 模拟验证:CAM模块提供了模拟验证功能,可以在计算机上进行加工过程的模拟,帮助用户发现潜在的问题并进行优化。

三、CAE模块:3.1 工程分析:CAXACAPP解决方案的CAE模块可以进行工程分析,包括强度分析、热传导分析、流体仿真等,帮助用户评估产品的性能和可靠性。

3.2 优化设计:CAE模块还支持优化设计,可以根据分析结果进行参数调整,实现产品设计的优化和改进。

3.3 结果展示:CAE模块可以生成详细的分析结果报告,并提供可视化的结果展示,方便用户进行数据分析和决策。

四、ERP模块:4.1 企业资源管理:CAXACAPP解决方案的ERP模块可以帮助企业进行全面的资源管理,包括供应链管理、生产计划管理、销售管理等,提高企业的运营效率和管理水平。

机翼全参数化设计及流-固-热耦合分析

机翼全参数化设计及流-固-热耦合分析

文章来源:安世亚太官方订阅号(搜索:peraglobal)
机翼设计是一个长周期的、需要同时考虑多种性能指标达到综合最佳状态的多次往复修改过程。

通过建立一套全参数化的机翼设计分析模型构建体系,可实质性的促进达成快速多方案迭代或自动优化设计的目标。

主要技术挑战:
机翼结构复杂,需要找出全参数化定义设计和分析模型的具体实现方法;
需要同时考虑CFD气动分析及气动加热和结构热传导、结构动静强度、流固热三个物理场在各种不同的计算状态下的双向耦合;
解决方案:
利用ANSYS APDL全参数化建模,同时建立结构分析模型和CFD网格模型;
利用ANSYS Mechanical+CFX流固耦合进行流-固-热三场多状态双向耦合计算;
结论:
结论:
实现了机翼结构几何及流-固-热三场分析网格模型的全参数化自动建立;
实现了流-固-热三场全自动多状态双向耦合分析计算。

各种不同翼型结构的参数化快速建模
自动构建机翼流-固-热耦合分析网格用户价值
对机翼设计,尤其是前期设计阶段,实现了全参数化快速多方案精细对比分析,极大提升设计效率和设计质量。

流-固-热三场多状态双向耦合计算
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abaqus顺序热力耦合分析流程

abaqus顺序热力耦合分析流程

abaqus顺序热力耦合分析流程一、啥是abaqus顺序热力耦合。

哎,你知道吗?这abaqus顺序热力耦合呀,就像是一场热与力的双人舞呢。

简单来说,就是把热分析和力分析按照一定的顺序结合起来,就像做菜的时候,先放这个调料再放那个调料一样。

它主要是为了解决那些既涉及到热的变化又有受力情况的问题,比如说发动机在工作的时候,又发热又受力,这个时候顺序热力耦合就可以大显身手啦。

二、前戏准备。

1. 模型建立。

咱得先在abaqus里建立一个合适的模型呀。

这个模型就像是一个小世界,你要把需要分析的东西按照实际情况画出来或者导入进来呢。

比如说你要分析一个金属零件在加热和受力下的情况,那这个零件的形状、尺寸啥的都得准确无误地在模型里体现出来。

这一步可不能马虎,要是模型建错了,后面的分析就全乱套啦,就像盖房子打地基,地基歪了,房子肯定也不结实呀。

2. 材料属性设定。

模型有了,接下来就得告诉abaqus这个模型是啥材料做的啦。

材料的属性可有不少讲究呢,像热导率、比热容、弹性模量、泊松比这些参数都得准确输入。

这就好比你要介绍一个人,得把他的身高、体重、性格特点啥的都说清楚一样。

如果材料属性设定不对,那分析出来的结果肯定是不靠谱的。

三、热分析环节。

1. 边界条件设置。

热分析的时候,边界条件特别重要哦。

这就像是给热传递划一个范围,规定好哪些地方是热的来源,哪些地方是散热的地方。

比如说你要模拟一个物体在烤箱里加热,那烤箱的温度就是一个边界条件,还有物体和外界接触的表面是怎么散热的,这也得设置好。

要是这个没弄对,就好像你想让一个人在特定温度下生活,但是环境温度设置错了,那肯定不行呀。

2. 网格划分。

网格划分就像是把这个热分析的区域分成一个个小格子。

这个格子划分得好不好,直接影响到计算的精度和速度呢。

划分得太粗了,可能会丢失很多细节,结果就不准确;划分得太细了,计算起来又超级慢。

这就需要找到一个平衡,就像穿衣服,不大不小刚刚好才舒服嘛。

基于ABAQUS的铝合金热力耦合分析

基于ABAQUS的铝合金热力耦合分析

基于ABAQUS的铝合金热力耦合分析铝合金是常用的轻质高强度材料,广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。

热力耦合分析是针对材料在受到热负荷时的变形和应力状态进行研究的一种方法。

本文将介绍基于ABAQUS的铝合金热力耦合分析的原理和步骤。

首先,需要准备热力耦合分析所需的几何模型,材料特性,边界条件等输入数据。

可以使用ABAQUS提供的CAD软件创建几何模型,或者使用其它工具将现有模型导入到ABAQUS中。

在进行材料特性的定义时,需要考虑铝合金的热传导系数、热膨胀系数等热力学参数。

边界条件包括模型的固定或者约束边界以及模型的热负荷。

接下来,进行网格划分。

ABAQUS使用有限元方法进行分析,所以需要将几何模型划分为小的有限元单元。

网格划分需要考虑到几何模型的复杂性和分析的精度要求。

通常情况下,可以使用ABAQUS提供的自动网格划分工具进行网格划分,并根据需要进行后处理调整。

然后,进行材料的本构关系定义。

本构关系是描述材料在受力情况下的应力-应变关系的数学表达式。

可以根据实验数据或者材料性质的已知参数来定义材料的本构关系。

对于铝合金,可以采用线性弹性模型或者更复杂的弹塑性模型。

根据材料的实际性质选择适当的本构关系。

随后,定义热负荷。

热负荷是指在铝合金模型上加热或者降温的过程。

可以通过施加表面热通量、恒定温度或者温度梯度来代表实际工况下的热负荷。

在定义热负荷时,需要考虑到铝合金的热导率以及材料与周围环境的热交换。

最后,进行求解和后处理。

将热力耦合分析问题输入到ABAQUS中,进行求解。

ABAQUS将根据输入的几何、材料、边界条件和热负荷信息,计算出该问题下的变形和应力分布。

求解完成后,可以通过ABAQUS提供的后处理工具对结果进行可视化和数据分析。

总结来说,基于ABAQUS的铝合金热力耦合分析是一种重要的工程分析方法,可以帮助工程师了解铝合金在受热负荷时的变形和应力状态。

通过合理的模型建立、准确的材料特性定义和适当的边界条件设定,可以得到可靠的分析结果,为材料优化和工程设计提供参考。

CAE模流分析优化热流道设计

CAE模流分析优化热流道设计

CAE模流分析优化热流道设计热流道系统是注塑工艺中的关键部分,它对于塑件的质量和生产效率有着重要的影响。

因此,优化热流道设计是提高注塑工艺水平的关键一步。

本文将从CAE模流分析的角度出发,介绍热流道设计优化的方法和技巧。

首先,进行模流分析是优化热流道设计的必要步骤。

通过模流分析,我们可以了解塑料在模具中的流动情况,发现可能出现的缺陷,并指导热流道设计的改进。

在进行模流分析时,可以使用CAE软件模拟真实的注塑过程,通过分析注射速度、塑料温度、压力分布等参数的变化,来预测塑件的质量和性能。

在模流分析中,需要注意以下几个关键点。

首先是模具设计,包括热流道系统的布局和尺寸选择。

热流道系统的布局应尽量短小、直接,以减小塑料流道的阻力,提高注塑速度。

尺寸选择要考虑塑料的特性和流动性,以确保流道中没有死角和过长的流道段。

其次是温度控制。

温度控制是热流道系统中的关键环节。

通过调节热流道系统的温度,可以有效控制塑料的熔融状态和流动性。

合理的温度控制可以提高塑件的表面质量、减少翘曲和收缩等问题。

另外,还需要注意热流道系统与注模件的耦合关系。

热流道系统的布局和尺寸应与注模件的几何形状相匹配,以确保塑料能够均匀地注入模腔,并保持一定的流速和温度分布。

同时,还需要注意模腔的排气和冷却情况,以避免气泡和变形等缺陷。

在模流分析结果的基础上,可以通过改进热流道设计来优化注塑工艺。

具体的改进方法有以下几个方面。

首先是热流道系统的优化。

热流道系统的结构和尺寸可以根据模流分析结果进行调整,以减小塑料流道的阻力,提高注塑速度。

此外,还可以增加热流道系统的温度控制点,以提高塑料的熔融均匀性和流动性。

其次是温度控制的优化。

温度控制是热流道系统中的关键一环,可以通过调整温度控制器的参数,提高温度控制的精度和稳定性。

此外,还可以使用新型的温度控制设备,如温度传感器和温度控制阀门,以实现更精确的温度调节。

另外,还可以优化模具的设计。

模具的设计包括模腔结构、冷却系统和排气系统等。

CAXA CAE 流体、热传耦合分析教程

CAXA CAE 流体、热传耦合分析教程

HeatExchanger这里用一个简单的实例介绍CAXA CAE流体模块的使用。

这里需使用CAXA 3D实体设计 2016和CAXA CAE 2016版。

这里将模拟在热交换器中、用水冷却热气的问题。

模型由热交换器、空气和水构成,几何外形如下:热交换器用流动的30度的水将流动的300度的热空气冷却,最终稳态温度分布为:这是热、流体物理性耦合分析,模拟设置的具体过程如下:1.建立FEA分析。

用CAXA 3D实体设计打开HeatExchanger.ics模型。

如果模型是直接在CAXA中绘制的,则应在建立分析前保存模型,以便让程序了解以后生成的FEA文件的保存路径。

否则会造成程序报错而无法继续分析。

建立分析的方法使用以下多物理性FEA主工具条:工具条由左向右数第三个按钮为“添加FEA”按钮,点击后将弹出“选择分析类型”对话框。

使用默认的“静态/稳态”和“3D”,单击“确定”:各分析类型的简单介绍如下:∙静态/稳态:边界条件和结果是不随时间变化的。

也可使用多步命令看到系统达到稳态的过程。

∙动态/瞬态:边界条件和结果的大小可随时间的变化而变化。

∙模态/振动模式:用于计算谐波共振模型的振型和频率。

∙不稳定屈曲:计算有负荷的失稳屈曲模型,获得结构特征值。

∙频域:分析施加了特定频率范围内载荷或约束的模型,来确定是否发生动态载荷放大效应2.Multiphysics FEA 树图。

“选择分析类型”对话框关闭后弹出“Multiphysics FEA ”选项卡。

它的上半部分为“Multiphysics FEA 树图”:所有的模拟分析都可以从树图中依次选择各叶,并完成填写各叶对应的页面进行设置。

单击各叶,对应的页面会显示在“Multiphysics FEA ”选项卡的下半部。

有的叶前面会有双问号(??),这表示该叶对应的页面还未进行查看和设置。

若在分析设置中碰到问题,可按“F1”键,程序自动弹出与当前设置内容相关的帮助文档。

cfd_fea耦合培训教程

cfd_fea耦合培训教程

CFD_FEA 耦合计算培训教程目的目的CFD分析和有限元分析相互提供 更精确的边界条件Figure No.2基础介绍分析流程 CFD SimulationIterative loop Data processing使用 CFD进行流场分析 将CFD得到的温度场和换热系数映射 为做有限元分析的边界条件(瞬态计 算程序自动进行时间平均) 有限元进行结构的温度场和热应力分 析 可将有限元得到的壁面温度场转换为 CFD的边界条件进行第二次迭代FEA SimulationData processingFEA SimulationFigure No.3CFD 环境 第一步 CFD计算 CFD计算Figure No.4不激活这个选项 FE和CFD网格单位的转 化对应第一步计算CFD的时 候,建议此时不指定有限元网格 只需指定输出频率 Frequency即可。

生成保存结果的 htcc文件Figure No. 5CFD计算完之后会在Case目录下产生一个htcc文件,如下图,htcc文件中记 录了每个输出频率上的近壁面温度和HTCFigure No.6第二步 有限元模型的生成1有限元结构计算中的实体网格 将网格外表面抽取出来2 (Hypermesh中使用face命令CFD计算中的流体网格 结构网格抽取出面网格,用 来做mapping.将表面单元抽取出来,得到流 固耦合连接面单元)3流固耦合层的面网格(cube_surf)用来做 CFD->FEM间mapping,这个网格可以为 四边形单元或三角形单元(该面网格与 CFD网格的密度和单元类型可不同)该面网格输出前,节点/单元应顺序编号 Figure No.7第三步 Mapping1 转化矩阵的生产把上一步得到有限元模型导入到FIRE中,由于有限元建模时模型的定 位坐标位置并不一定与CFD模型的坐标位置一致,如右图所示,在这种情 况下不能直接进行mapping,因此,我们需要引入转化矩阵,其将有限元 模型和cfd模型的空间位置关联起来,为下一步mapping做准备。

CAXA CAE 力、热耦合分析

CAXA CAE 力、热耦合分析

发动机力热耦合分析模型这里将展示如何在小型双行程hobby engine模型中进行热-应力耦合分析,以及如何设置正确设置热边界条件,以便预测热诱导应力变形。

这里将在发动机的圆柱壁内部区域施加等效热流来模拟燃烧产热效应。

热分析还需在发动机块的末端施加已知座温度。

这里唯一的应力边界条件来自固定螺栓的约束。

程序会自动计算温度分布和其诱导产生的变形。

当热变形收到拘束时会产生热应力,它们大多发生在发动机块周围。

许多传统的FEA 工具进行热和应力耦合分析时,通常要首先进行热传分析得到温度分布,再在应力模型上覆盖温度结果从而得到热变形和热应力。

这种隔离、分步的方法不仅不准确,而且若材料性质具有温度依赖性时,结果可能永远不收敛或不可能给出准确结果。

CAXA CAE通过同时求解热传和应力平衡,从而能够直接模拟这类耦合的问题。

这样能对各种物理性进行同时、真实的模拟。

用户可自行改变内部热流强度,或在发动机块上添加散热片,观察它们对分析的影响。

模拟步骤:1.打开CAXA 3D实体设计,打开离心机的模型的2strokeEngine1. ics文件。

2.单击多物理FEA主工具条上的“添加FEA”键(),新建一个新的分析。

在弹出的选择分析类型对话框中的分析类型选择“静态/稳态分析”,维度为“3D”。

之后会弹出Mutiphysics FEA的分析选项卡,选项卡的上半部分为有限元分析树状图,由此可观察分析的设置进度。

分析树状图的下半部为各分析页。

首先自动显示的是分析页面,我们在物理性部分勾选“应力”和“热”:3.单击模型叶图,在FEA单位部分更改长度单位=cm,单位系统=SI,温度=C-Celsius。

单击分析树图上模型叶图下的材料叶图,会在分析树图下方显示材料页面。

开始材料页面使用默认材料,更改材料可以在类别下拉菜单选“碳钢”,名称选择“AISI 1040 退火碳钢”。

用户可以单击“编辑材料”,观察、修改所选材料的线性性质。

用户也可勾选材料页面的“非线性/各向异性”,此时单击“编辑材料”,可观察、修改所选材料的非线性性质:如果编辑了材料性质,材料名称前会多出字母E,表示该材料已经过编辑(edited)。

CAXA CAE 介绍

CAXA CAE 介绍

CAE 技术可加快设计,降低研发成本,提高产品质量,是我国制造业产业升级和转型的重要关键技术。

但目前国内很多设计师和CAD 用户尚未使用CAE 。

主要原因包括:他们缺乏足够的CAE 背景以进行准确的分析,现存CAE 软件难以学习或使用、功能不够强大,并且价格昂贵。

为克服这些壁垒,设计人员开发了完全集成于CAXA CAD 的CAXA CAE 工具。

CAXA CAE 是特别针对CAD 环境中的模拟,而设计开发的高级多线程CAE 设计软件。

它的快速求解器能在几十秒内解决百万方程规模的大型问题,可满足一般入门级至高级设计模拟需要。

CAXA CAE 采用独有的Sefea TM (Strain-Enriched FEA ,富应变有限元分析)技术。

Sefea 是最新丰富有限元素方法,它改良CAD 环境模拟中常用的低阶元素,使分析可达二阶元素的精度,而计算成本仅相当于一阶元素。

此外还具有自动生成,更加耐用,无中、边节点噪声,降低用户门槛,能让入门级用户达到专家级用户分析精度等优点。

CAXA CAE 能直接完全耦合应力、热、电和流体等多物理性,进行以下分析类型:• 静态/稳态分析:边界条件和结果是恒定的。

也可使用多步命令查看系统达到稳态的过程。

• 动态/瞬态分析:边界条件和结果的大小可以是时变的。

• 屈曲分析:计算有负荷的失稳屈曲模型,获得结构特征值。

• 模态分析/振动模式分析:用于计算谐波共振模型的振型和频率。

CAXA 3D 实体设计CAEPage 2• 频域分析: 分析施加了特定频率范围内载荷或约束的模型,来确定是否发生动态载荷放大效应。

CAXA CAE 操作简便。

用户仅需填写分析树图中5到6个叶图所对应的页面,就能快速完成设置。

多数分析可通过分析设置,添加材料、载荷和约束,单击“自动求解”从而自动生成网格并求得分析结果。

CAXA CAE 易学好用。

用户在使用前不再需要阅读冗长复杂的手册,如在使用中碰到任何问题,直接按下F1键即可弹出用户所填页面的各条目的介绍和解释。

CAXA CAE参考手册

CAXA CAE参考手册

CAXA CAE参考手册安装1) 安装CAXA 3D后才能安装CAXA 3D CAE 。

2) 解压安装文件,运行setup.exe文件。

安装会自动识别现存CAXA 3D的目录,并把CAXA 3D CAE组件及其所需组件安装进去。

用户可选择安装Win 32或X 64版。

3) 运行CAXA 3D,打开空白文件并在功能栏上选择“加载应用程序”。

选择常规上的“加载应用程序”找到“CAXA 3D CAE”。

勾选选项并关闭。

4) 单击“加载工具”找到“工具栏”,勾选有3个与“CAXA 3D CAE”相关的工具栏(多物理性 FEA显示,多物理性 FEA选择,多物理性 FEA主)。

选择它们并把它们放到适当位置,推荐把他们竖直的并在左端,可占据很小的空间。

关闭CAXA 3D。

5) 再次打开CAXA 3D 及其空白文件,单击“添加 FEA”(主工具条上第三个图标,主工具条是唯一激活的多物理性 FEA工具条)。

再单击选择分析类别对话框上的确定,开始静态分析。

有限元分析窗口会打开,但是它是独立的、很小,显示在屏幕某处。

把这个窗口移至CAXA 3D并把它固定在右端。

拖动窗口边缘直到可见整个对话框。

屏幕如下:若想分析现存模型,可关闭“设计1”模型(不保存模型或有限元分析),并加载想要进行有限元分析的模型。

为用简单的长方体创建一个分析,单击“隐藏FEA”键(在主工具条上的顶端),把一个长方体拖到屏幕中,调整大小并确定。

现在单击显示FEA(若还未单击添加有限元分析,那么在这时单击添加 FEA)。

重要提示:1) 右键单击FEA树状图的分析叶,弹出的菜单可以改变一般参数、复制Sim或删除当前Sim。

2) 当FEA叶名字前有双问号(??)时,用户应检查该叶或为其添加条目。

只有一种例外:约束描述了全部条件,分析不再需要“载荷-源”条目。

例如,在热分析中设置两平面的温度后不再需要“载荷-源”。

3) 可使用右键叶弹出菜单删除或禁用边界条件。

CAXA CAE介绍-技术

CAXA CAE介绍-技术

Analysis(分析)页面——高级选项
下图为分析页面高级分析选项对话框,一般可直接使用默认值。
使用自动步进控制:若在步内迭 代不能收敛至误差范数,程序会 自动降低步长,尝试用新步长解 决问题。 用户输入最小/最大步长。或使用 最大步长=首次增量,最小步长 =首次增量/1000命令。
每步误差小于收敛误差范数,迭 代次数小于每步最大迭代次数。 Courant 时间步长限制因子仅用 于显式求解器。
Analysis(分析)页面——右键菜单
右键单击Analysis(分析)页面会弹出以下菜单。 右键菜单各命令介绍如下: • 关于分析:弹出“关于分析”对话框,显示版本信息和分析升级快捷键。 • 模型偏好:可设置边界条件标志大小、结果页面默认设置等。 • 收起树图/展开树图:把分析树图收起/展开。 • 复制模拟:可让用户保存现有模拟中的材料、约束、边界条件和网格设定, 进行新的分析。单击该命令后会弹出“选择分析类型”对话框。 • 删除模拟:删除当前模拟。
FEA单位:用于设置分析单位系统。CAD模型单位设置通过常用>单位 仅分析可见件:只分析可见的零件。
将立体实体当做壳网格化:把实体表面作为壳有限元分析。只能在各实体的全 部壳是由同种材料构成、厚度相同时使用。 若实体有多种材料或厚度,实体面应先转换为表面。方法为:在 CAXA 3D中 选定某面(或按住SHIFT 键选取多个面),从右键单击弹出的菜单中选择“创 建”>“抽取表面”。这样就创建了一个新的实体,而之前选择的面转换成了 表面。完成创建表面后,将实体部分删除。
模型页面——材料页面
材料源为AFEMaterial.csv 文件,用户可根据自身需要将常用材料加入材料源。更新材料后会显示页面名称: “(实体编号) [E] 物理性-材料名”。上面物理性是这种材料使用物理性的首字母。当材料被编辑过可能 与AFEMaterial库中材料不相符时,会在页面名称中显示“E”字母。

转载 热 结构耦合分析

转载 热 结构耦合分析

转载热结构耦合分析原文地址:热-结构耦合分析作者:可乐鸡翅热-结构耦合问题是结构分析中通常遇到的一类耦合分析问题.由于结构温度场的分布不均会引起结构的热应力,或者结构部件在高温环境中工作,材料受到温度的影响会发生性能的改变,这些都是进行结构分析时需要考虑的因素.为此需要先进行相应的热分析,然后在进行结构分析.热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数,如热量的获取或损失,热梯度,热流密度(热通量)等.本章主要介绍在ANSYS中进行稳态,瞬态热分析的基本过程,并讲解如何完整的进行热-结构耦合分析.21.1热-结构耦合分析简介热-结构耦合分析是指求解温度场对结构中应力,应变和位移等物理量影响的分析类型.对于热-结构耦合分析,在ANSYS中通常采用顺序耦合分析方法,即先进行热分析求得结构的温度场,然后再进行结构分析.且将前面得到的温度场作为体载荷加到结构中,求解结构的应力分布.为此,首先需要了解热分析的基本知识,然后再学习耦合分析方法.21.1.1热分析基本知识ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程,用有限元法计算各节点的温度,并导出其它热物理参数.ANSYS热分析包括热传导,热对流及热辐射三种热传递方式.此外,还可以分析相变,有内热源,接触热阻等问题.热传导可以定义为完全接触的两个物体之间或一个物体的不同部分之间由于温度梯度而引起的内能的交换.热对流是指固体的表面和与它周围接触的流体之间,由于温差的存在引起的热量的交换.热辐射指物体发射电磁能,并被其它物体吸收转变为热的热量交换过程.如果系统的净热流率为0,即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统的热量:q流入+q生成-q流出=0,则系统处于热稳态.在稳态热分析中任一节点的温度不随时间变化.瞬态传热过程是指一个系统的加热或冷却过程.在这个过程中系统的温度,热流率,热边界条件以及系统内能随时间都有明显变化.ANSYS热分析的边界条件或初始条件可分为七种:温度,热流率,热流密度, 对流,辐射,绝热,生热.热分析涉及到的单元有大约40种,其中纯粹用于热分析的有14种,它们如表21.1所示.表21.1热分析单元列表单元类型名称说明线性LINK32 LINK33 LINK34 LINK31两维二节点热传导单元三维二节点热传导单元二节点热对流单元二节点热辐射单元二维实体PLANE55 PLANE77 PLANE35 PLANE75 PLANE78四节点四边形单元八节点四边形单元三节点三角形单元四节点轴对称单元八节点轴对称单元三维实体SOLID87 SOLID70 SOLID90六节点四面体单元八节点六面体单元二十节点六面体单元壳SHELL57四节点四边形壳单元点MASS71节点质量单元21.1.2耦合分析在ANSYS中能够进行的热耦合分析有:热-结构耦合,热-流体耦合,热-电耦合,热-磁耦合,热-电-磁-结构耦合等,因为本书主要讲解结构实例分析,所以着重讲解热-结构耦合分析.在ANSYS中通常可以用两种方法来进行耦合分析,一种是顺序耦合方法,另一种是直接耦合方法.顺序耦合方法包括两个或多个按一定顺序排列的分析,每一种属于某一物理分析.通过将前一个分析的结果作为载荷施加到下一个分析中的方式进行耦合.典型的例子就是热-应力顺利耦合分析,热分析中得到节点温度作为"体载荷"施加到随后的结构分析中去.直接耦合方法,只包含一个分析,它使用包含多场自由度的耦合单元.通过计算包含所需物理量的单元矩阵或载荷向量矩阵或载荷向量的方式进行耦合.典型的例子是使用了SOLID45,PLANE13或SOLID98单元的压电分析.进行顺序耦合场分析可以使用间接法和物理环境法.对于间接法,使用不同的数据库和结果文件,每个数据库包含合适的实体模型,单元,载荷等.可以把一个结果文件读入到另一个数据库中,但单元和节点数量编号在数据库和结果文件中必须是相同的.物理环境方法整个模型使用一个数据库.数据库中必须包含所有的物理分析所需的节点和单元.对于每个单元或实体模型图元,必须定义一套属性编号,包括单元类型号,材料编号,实常数编号及单元坐标编号.所有这些编号在所有物理分析中是不变的.但在每个物理环境中,每个编号对应的实际的属性是不同的.对于本书要讲解的热-结构耦合分析,通常采用间接法顺序耦合分析,其数据流程如图21.1所示.图21.1间接法顺序耦合分析数据流程图21.2稳态热分析稳态传热用于分析稳定的热载荷对系统或部件的影响.通常在进行瞬态热分析以前,需要进行稳态热分析来确定初始温度分布.稳态热分析可以通过有限元计算确定由于稳定的热载荷引起的温度,热梯度,热流率,热流密度等参数.ANSYS稳态热分析可分为三个步骤:前处理:建模求解:施加载荷计算后处理:查看结果21.2.1建模稳态热分析的模型和前面的结构分析模型建立过程基本相同.不同的就是需要在菜单过虑对话框中将分析类型指定为热分析,这样才能使菜单选项为热分析选项,单元类型也为热分析的单元类型,另外在材料定义时需要定义相应的热性能参数,下面为大概操作步骤.1.确定jobname,title,unit;2.进入PREP7前处理,定义单元类型,设定单元选项;3.定义单元实常数;4.定义材料热性能参数,对于稳态传热,一般只需定义导热系数,它可以是恒定的,也可以随温度变化;5.创建几何模型并划分网格,请参阅结构分析的建模步骤.21.2.2施加载荷计算热分析跟前面讲解的结构分析相比,区别在于指定的载荷为温度边条.通常可施加的温度载荷有恒定的温度,热流率,对流,热流密度和生热率五种.另外在分析选项中也包含非线性选项,结果输出选项等需要根据情况进行设置.1.定义分析类型(1)如果进行新的热分析,则使用下面命令或菜单路径:COMMAND:ANTYPE,STATIC,NEW GUI:Main menu|Solution|-Analysis Type-|New Analysis|Steady-state(2)如果继续上一次分析,比如增加边界条件等,则需要进行重启动功能:COMMAND:ANTYPE,STATIC,REST GUI:Main menu|Solution|Analysis Type-|Restart 2.施加载荷可以直接在实体模型或单元模型上施加五种载荷(边界条件).(1)恒定的温度:通常作为自由度约束施加于温度已知的边界上.COMMAND:D GUI:Main Menu|Solution|-Loads-Apply|-Thermal-Temperature(2)热流率:热流率作为节点集中载荷,主要用于线单元模型中(通常线单元模型不能施加对流或热流密度载荷),如果输入的值为正,代表热流流入节点,即单元获取热量.如果温度与热流率同时施加在一节点上,则ANSYS读取温度值进行计算.注意:如果在实体单元的某一节点上施加热流率,则此节点周围的单元要密一些,在两种导热系数差别很大的两个单元的公共节点上施加热流率时,尤其要注意.此外,尽可能使用热生成或热流密度边界条件,这样结果会更精确些.COMMAND:F GUI:Main Menu|Solution|-Loads-Apply|-Thermal-Heat Flow(3)对流:对流边界条件作为面载施加于实体的外表面,计算与流体的热交换.它仅可施加于实体和壳模型上,对于线模型,可以通过对流线单元LINK34考虑对流.COMMAND:SF GUI:Main Menu|Solution|-Loads-Apply|-Thermal-Convection(4)热流密度:热流密度也是一种面载荷.当通过单位面积的热流率已知或通过FLOTRAN CFD计算得到时,可以在模型相应的外表面施加热流密度.如果输入的值为正,代表热流流入单元.热流密度也仅适用于实体和壳单元.热流密度与对流可以施加在同一外表面,但ANSYS仅读取最后施加的面载荷进行计算.COMMAND:F GUI:Main Menu|Solution|-Loads-Apply|-Thermal-Heat Flux(5)生热率:生热率作为体载施加于单元上,可以模拟化学反应生热或电流生热.它的单位是单位体积的热流率.COMMAND:BF GUI:Main Menu|Solution|-Loads-Apply|-Thermal-Heat Generat 3.确定载荷步选项对于一个热分析,可以确定普通选项,非线性选项以及输出控制.热分析的载荷不选项和结构静力分析中的载荷步相同,读者可以参阅本书结构静力分析部分的相关内容或基本分析过程中关于载荷步选项的内容.这里就不再详细讲解了.4.确定分析选项在这一步需要选择求解器,并确定绝对零度.在进行热辐射分析时,要将目前的温度值换算为绝对温度.如果使用的温度单位是摄氏度,此值应设定为273;如果使用的是华氏度,则为460.Command:TOFFST GUI:Main Menu|Solution|Analysis Options 5.求解在完成了相应的热分析选项设定之后,便可以对问题进行求解了.Command:SOLVE GUI:Main Menu|Solution|Current LS 21.2.3后处理ANSYS将热分析的结果写入*.rth文件中,它包含如下数据信息:(1)基本数据:节点温度(2)导出数据:节点及单元的热流密度节点及单元的热梯度单元热流率节点的反作用热流率其它对于稳态热分析,可以使用POST1进行后处理.关于后处理的完整描述,可参阅本书第四章中关于利用通用后处理器进行结果观察分析的讲解.下面是几个关键操作的命令和菜单路径.1.进入POST1后,读入载荷步和子步:COMMAND:SET GUI:Main Menu|General Postproc|-Read Results-By Load Step 2.在热分析中可以通过如下三种方式查看结果:彩色云图显示COMMAND:PLNSOL,PLESOL,PLETAB等GUI:Main Menu|General Postproc|Plot Results|Nodal Solu,Element Solu,Elem Table矢量图显示COMMAND:PLVECT GUI:Main Menu|General Postproc|Plot Results|Pre-defined or Userdefined列表显示COMMNAD:PRNSOL,PRESOL,PRRSOL等GUI:Main Menu|General Postproc|List Results|Nodal Solu,Element Solu,Reaction Solu 21.3瞬态传热分析瞬态热分析用于计算一个系统随时间变化的温度场及其它热参数.在工程上一般用瞬态热分析计算温度场,并将之作为热载荷进行应力分析.瞬态热分析的基本步骤与稳态热分析类似.主要的区别是瞬态热分析中的载荷是随时间变化的.为了表达随时间变化的载荷,首先必须将载荷~时间曲线分为载荷步.载荷~时间曲线中的每一个拐点为一个载荷步,如下图所示.图21.2瞬态热分析载荷-时间曲线对于每一个载荷步,必须定义载荷值荷对应的时间值,同时必须指定载荷步的施加方式为渐变或阶越.21.3.1建模一般瞬态热分析中,定义材料性能时要定义导热系数,密度及比热,其余建模过程与稳态热分析类似,这里就不再赘述.21.3.2加载求解和其它ANSYS中进行的分析一样,瞬态热分析进行加载求解时同样需要完成如下的工作.包括定义分析类型,定义初始条件,施加载荷,指定载荷步选项,指定结果输出选项以及最后进行求解.1.定义分析类型指定分析类型为瞬态分析,通用可以进行新的分析或进行重启动分析.2.获得瞬态热分析的初始条件(1)定义均匀温度场如果已知模型的起始温度是均匀的,可设定所有节点初始温度Command:TUNIF GUI:Main Menu|Solution|-Loads-|Settings|Uniform Temp如果不在对话框中输入数据,则默认为参考温度.参考温度的值默认为零,但可通过如下方法设定参考温度:Command:TREF GUI:Main Menu|Solution|-Loads-|Settings|Reference Temp注意:设定均匀的初始温度,与如下的设定节点的温度(自由度)其作用不同.Command:D GUI:Main Menu|Solution|-Loads-|Apply|-Thermal-|Temperature|On Nodes初始均匀温度仅对分析的第一个子步有效;而设定节点温度将保持贯穿整个瞬态分析过程,除非通过下列方法删除此约束:Command:DDELE GUI:Main Menu|Solution|-Loads-|Delete|-Thermal-Temperature|On Nodes(2)设定非均匀的初始温度在瞬态热分析中,用下面的命令或菜单路径可以将节点温度设定为不同的值.Command:IC GUI:Main Menu|Solution|Loads|Apply|-InitialCondit'n|Define如果初始温度场是不均匀的且又是未知的,就必须首先作稳态热分析确定初始条件.设定载荷(如已知的温度,热对流等)将时间积分设置为OFF:Command:TIMINT,OFF GUI:Main Menu|Preprocessor|Loads|-Load Step Opts-Time/Frequenc|Time Integration设定一个只有一个子步的,时间很小的载荷步(例如0.001):Command:TIME GUI:Main Menu|Preprocessor|Loads|-Load Step Opts-Time/Frequenc|Time and Substps写入载荷步文件:Command:LSWRITE GUI:Main Menu|Preprocessor|Loads|Write LS File或先求解:Command:SOLVE GUI:Main Menu|Solution|Solve|Current LS注意:在第二载荷步中,要删去所有设定的温度,除非这些节点的温度在瞬态分析与稳态分析相同.3.设定载荷步选项进行瞬态热分析需要指定的载荷步选项和进行瞬态结构分析相同,主要有普通选项,非线性选项和输出控制选项.(1)普通选项时间:本选项设定每一载荷步结束时的时间.Command:TIME GUI:Main Menu|Solution|-Load Step Opts-Time/Frequenc|Time and Substps每个载荷步的载荷子步数,或时间增量.对于非线性分析,每个载荷步需要多个载荷子步.时间步长的大小关系到计算的精度.步长越小,计算精度越高,同时计算的时间越长.根据线性传导热传递,可以按如下公式估计初始时间步长:ITS=δα24其中δ为沿热流方向热梯度最大处的单元的长度,α为导温系数,它等于导热系数除以密度与比热的乘积(αρ=kc).Command:NSUBST or DELTIM GUI:Main Menu|Solution|-Load Step Opts-|Time/Frequenc|Time and Substps如果载荷值在这个载荷步是恒定的,需要设为阶越选项;如果载荷值随时间线性变化,则要设定为渐变选项.可以下面命令或菜单路径来实现.Command:KBC GUI:Main Menu|Solution|-Load Step Opts-|Time/Frequenc|Time and Substps(2)非线性选项迭代次数:每个子步默认的次数为25,这对大多数非线性热分析已经足够.如果分析的问题不容易收敛,可以通过下面的命令来指定迭代次数.Command:NEQIT GUI:Main Menu|Solution|-Load stepopts|Nonlinear|Equilibrium Iter自动时间步长:本选项为ON时,在求解过程中将自动调整时间步长.Command:AUTOTS GUI:Main Menu|Solution|-Load Step Opts-|Time/Frequenc|Time and Substps时间积分效果:如果将此选项设定为OFF,将进行稳态热分析.Command:TIM(1)INT GUI:Main Menu|Solution|-Load Step Opts-|Time/Frequenc|Time Integration GUI:Main Menu|Solution|-Load Step Opts-|Output Ctrls|DB/Results File 4.在定义完所有求解分析选项后,进行结果求解.21.3.3结果后处理对于瞬态热分析,ANSYS提供两种后处理方式.通用后处理器POST1,可以对整个模型在某一载荷步(时间点)的结果进行后处理;Command:POST1 GUI:Main Menu|General Postproc.时间-历程后处理器POST26,可以对模型中特定点在所有载荷步(整个瞬态过程)的结果进行后处理.Command:POST26 GUI:Main Menu|TimeHist Postproc 1.用POST1进行后处理进入POST1后,可以读出某一时间点的结果.Command:SET GUI:Main Menu|General Postproc|Read Results|By Time/Freq如果设定的时间点不在任何一个子步的时间点上,ANSYS会进行线性插值.此外,还可以读出某一载荷步的结果.GUI:Main Menu|General Postproc|Read Results|By Load Step然后,就可以采用与稳态热分析类似的方法,对结果进行彩色云图显示,矢量图显示,打印列表等后处理.2,用POST26进行后处理首先,要定义变量.Command:NSOL or ESOL or RFORCE GUI:Main Menu|TimeHistPostproc|Define Variables然后,就可以绘制这些变量随时间变化的曲线.Command:PLVAR GUI:Main Menu|TimeHist Postproc|Graph Variables或列表输出Command:PRVAR GUI:Main Menu|TimeHist Postproc|List Variables 21.4热-结构耦合分析前面讲了热-结构耦合分析是一种间接法顺序耦合分析的典型例子.其主要分三步完成:1.进行热分析,求得结构的的温度场;2.将模型中的单元转变为对应的结构分析单元,并将第一步求得的热分析结构当作体载荷施加到节点上;3.定义其余结构分析需要的选项,并进行结构分析.前面已经介绍了如何单独进行热分析和结构分析,下面介绍如何转换模型并将第一步求解的结果施加到节点上.1.完成必要的热分析,并进行相应的后处理,对结果进行查看分析.2.重新进入前处理器,并指定新的分析范畴为结构分析.选择菜单路径Main Menu|Preference,在弹出的对话框中选择"Strutural"选项,使所有菜单变为结构分析的选项.3.进行单元转换.选择菜单路径Main Menu|Preprocessor|ElementType|Switch Elem Type,将弹出Swithch Elem Type(转换单元类型)对话框,如图21.3所示.图21.3转换单元类型对话框4.在对话框中的Change element type(改变单元类型)下拉框中选择"Thermal to Struc",然后单击关闭对话框,ANSYS程序将会自动将模型中的热单元转换为对应的结构单元类型.5.定义材料的性能参数.跟通常的结构分析不同的是,除了定义进行结构静力分析需要的材料弹性模量,密度,或强化准则的定义之外.在热-结构耦合分析的第二个分析中,还需要定义材料的热膨胀系数,而且材料性能应该随温度变化的.6.将第一次分析得到的温度结果施加到结构分析模型上.选取菜单路径Main Menu|Solution|Define Loads|Apply|Structural|Temperature|From Therm Analy,将弹出Apply TEMP from Themal Analysis(从已进行的热分析结果中施加温度载荷)对话框,如图21.4所示.单击对话框中的按钮,选择前面热分析的结果文件*.rth,作为结构分析的热载荷加到节点上.图21.4从已进行的热分析结果中施加温度载荷对话框7.定义其它结构分析的载荷步选项和求解分析选项,并进行结构分析求解.8.进行结果后处理,观察分析所求得的结果.MSN空间完美搬家到新浪博客!特别声明:1:资料来源于互联网,版权归属原作者2:资料内容属于网络意见,与本账号立场无关3:如有侵权,请告知,立即删除。

FloEFD.pro热应力分析(耦合Mechanica)

FloEFD.pro热应力分析(耦合Mechanica)

1.用EFD求解温度场2.关闭EFD,打开原始的装配文件打开原始的装配文件,,选择MECHANICA_MODEL实例3.打开该时候后点击“应用程序->Mechanica”4.弹出的单位信息窗口中按“Continue”5.查看已经做好的定义1. 材料2. 边界可以看出缺乏载荷(热),这是EFD2Mechanica模块需要自动加温度载荷的任务所在。

6. 点击SolidMesh按钮7.打开模型所在的文件夹打开模型所在的文件夹,,将会生成一个新的文件夹新的文件夹,,名为e2m_solid8. 文件夹e2m_solid里面的内容如下9.点击运行E2M FloEFD Mechanica Bridge程序10.在弹出的窗口中选择fld 文件和fnf 文件文件,,并且命名输出文件名为for_demo_temperature.fnf ,各文件位置参考窗口中显示位置参考窗口中显示。

点击Start ,完成后退出完成后退出。

默认传出参数为固体温度,温度单位为K 氏温度,单位为厘米,秒。

11. 点击插入外部温度载荷12.在弹出的外部温度窗口中在弹出的外部温度窗口中,,默认的名字为Load2, 点击选择文件13 再选择文件夹内之前第10:for_demo_temperature.fnf14.确定选择该载荷文件后确定选择该载荷文件后,,回到外部温度窗口,输入参考温度为293K ,确定退出确定退出。

那么就可以看到温度载荷定义了: Load215. 点击Mechanica分析16. 在弹出的分析窗口中在弹出的分析窗口中,,选择菜单File里)面的New Static…(静力学分析静力学分析)17 在弹出的分析定义窗口中默认所有定义。

退出。

,确定OK退出18. 在弹出的分析窗口中点击绿色小旗在弹出的分析窗口中点击绿色小旗,,弹出新的问题窗口选择”否”19 回到了分析窗口回到了分析窗口,,点击Info下的Status…,则会弹出运行状态窗口20 运行完毕后关闭运行状态窗口运行完毕后关闭运行状态窗口,,点击后处理按钮21 弹出一结果窗口弹出一结果窗口,,默认显示密斯应力默认显示密斯应力((也可以选择位移等其他结果以选择位移等其他结果)。

CAXA CAE 塑性、接触分析

CAXA CAE 塑性、接触分析

金属棒扭合模拟这里我们将模拟两根金属棒通过一端旋转最终扭合起来的情况。

这里两根金属棒侧面会在变形的过程中发生复杂的接触、摩擦等,因此需要使用接触约束。

接触约束的施加方法是在“约束>高级接触>表面接触”。

用户可在表面接触页面自定义摩擦系数。

如在分析页面同时勾选了力、热物理性,表示将进行力-热耦合分析,用户可以在表面接触页面输入产生系数,它能将摩擦转化为热,从而更加真实的模拟工况。

需要注意的是,当两个物体有接触、相对运动的话,需要在网格页面设置独立网格命令,确保两物体的网格是“独立”的。

若两个物体接触,使用网格粘合命令表示两个物体在接触处公用一组节点。

这样就好像两个物体通过接触处的公有节点粘在了一起,因此称它为“粘合”网格。

若使用“独立”网格命令,物体接触处会有多组节点,每个实体各拥有一组节点。

这样,就好像各实体没有在接触处粘合,而是相对独立的,因此成为“独立”网格命令。

操作步骤:1.读入几何模型。

这里我们将分析两个金属棒扭在一起,我们以两个金属棒的交线为轴,金属棒的直径为半径,在金属棒一端绘制第三个参考圆柱。

这个参考圆柱将作为辅助,帮助我们建立局部柱坐标系,以便向两个金属棒施加正确的旋转。

2.建立分析。

单击多物理性主工具栏上的键,在以下菜单中选择“静态/稳态分析”,维度为3维:弹出多物理性选项卡:选项卡的上半部分为Multiphysics FEA树图,展示分析的概要。

开始选项卡下半部分为Analysis(分析)页,在树图单击其他叶的名称,可以打开其他叶对应的页面。

叶前双问号(??)表示该叶还未设定。

分析的设置可从树图顶部到底部依次填写顺利完成。

各叶介绍如下:•Analysis (分析):顶级叶,设置涉及的物理性,是否多步,是否大变形,以及高级选项。

•模型:选择单位系统,为模型添加材料,设置材料性质(线性/非线性,各向异性)等。

•约束:确定模拟的一般边界条件和高级约束,包括初始条件和约束条件。

工程流体力学与温度传导的耦合分析

工程流体力学与温度传导的耦合分析

工程流体力学与温度传导的耦合分析工程流体力学与温度传导的耦合分析是研究流体和热力学之间相互作用的一项重要研究领域。

这种耦合分析对于解决工程实践中涉及流体和热传导问题的挑战至关重要。

在各种工程领域,如航空、汽车、船舶、能源等,耦合分析在设计和优化过程中起着重要的作用。

在工程流体力学中,流体的运动规律、流速场、压力分布和流体与固体之间的相互作用是重点研究内容。

而在温度传导中,热传导方程和温度场的分布是研究的核心。

将两个不同的物理量耦合在一起,就需要进行流体力学和温度传导之间的耦合分析。

在解决工程实际问题时,往往需要综合考虑流体运动、热传导、传热、传质等多个因素。

例如,在热交换器中,流体的流动会导致热量的传导和传递。

这个过程涉及到流体力学中的速度场和压力场,以及温度场和热传导等方面的耦合分析。

耦合分析的研究方法通常包括数值模拟和实验验证两种途径。

数值模拟方法是通过建立数学模型,运用数值计算方法求解流体力学和温度传导的耦合问题。

常见的数值方法包括有限元方法、有限差分方法和有限体积方法等。

实验验证是通过实际的实验装置和测量设备来验证数值模拟结果的准确性和可靠性。

在耦合分析过程中,需要确定流场和温度场的初始条件和边界条件。

初始条件是指问题在初始时刻的流动和温度状态,边界条件是指问题在边界上的约束条件。

正确选择和设定初始条件和边界条件对于得到准确的耦合分析结果非常关键。

此外,在耦合分析过程中,还需要考虑流体和固体的相互作用,包括表面摩擦、热传导和传热等问题。

这些相互作用的影响程度会对流体力学和温度传导产生影响,因此在耦合分析中需要进行合理的建模和数值计算。

在实际工程应用中,工程流体力学与温度传导的耦合分析可以应用于多个领域。

例如,在汽车工程中,可以通过耦合分析来优化发动机冷却系统和空调系统的设计,提高汽车的燃烧效率和驾驶舒适性。

在航空工程中,可以应用耦合分析来研究飞机的气动性能和热耦合效应,进一步提高飞机的飞行性能和安全性。

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HeatExchanger这里用一个简单的实例介绍CAXA CAE流体模块的使用。

这里需使用CAXA 3D实体设计 2016和CAXA CAE 2016版。

这里将模拟在热交换器中、用水冷却热气的问题。

模型由热交换器、空气和水构成,几何外形如下:热交换器用流动的30度的水将流动的300度的热空气冷却,最终稳态温度分布为:这是热、流体物理性耦合分析,模拟设置的具体过程如下:1.建立FEA分析。

用CAXA 3D实体设计打开HeatExchanger.ics模型。

如果模型是直接在CAXA中绘制的,则应在建立分析前保存模型,以便让程序了解以后生成的FEA文件的保存路径。

否则会造成程序报错而无法继续分析。

建立分析的方法使用以下多物理性FEA主工具条:工具条由左向右数第三个按钮为“添加FEA”按钮,点击后将弹出“选择分析类型”对话框。

使用默认的“静态/稳态”和“3D”,单击“确定”:各分析类型的简单介绍如下:∙静态/稳态:边界条件和结果是不随时间变化的。

也可使用多步命令看到系统达到稳态的过程。

∙动态/瞬态:边界条件和结果的大小可随时间的变化而变化。

∙模态/振动模式:用于计算谐波共振模型的振型和频率。

∙不稳定屈曲:计算有负荷的失稳屈曲模型,获得结构特征值。

∙频域:分析施加了特定频率范围内载荷或约束的模型,来确定是否发生动态载荷放大效应2.Multiphysics FEA 树图。

“选择分析类型”对话框关闭后弹出“Multiphysics FEA ”选项卡。

它的上半部分为“Multiphysics FEA 树图”:所有的模拟分析都可以从树图中依次选择各叶,并完成填写各叶对应的页面进行设置。

单击各叶,对应的页面会显示在“Multiphysics FEA ”选项卡的下半部。

有的叶前面会有双问号(??),这表示该叶对应的页面还未进行查看和设置。

若在分析设置中碰到问题,可按“F1”键,程序自动弹出与当前设置内容相关的帮助文档。

开始时,“Multiphysics FEA 树图”下方自动显示“分析”页面。

3.分析页面设置。

物理性部分用于设置分析涉及的物理性。

这里我们将勾选“热”和“流体”,表示将进行热、流体耦合分析。

勾选“多步”,表示将进行分步分析。

多步功能多用于进行非线性分析,在这里使用可以查看模拟逐渐达到稳态的过程。

勾选多步后出现非线性伪时间部分。

在非线性伪时间处的增量改为“0.5”,其它保持不变。

这样的设置表示分析自0时开始,至1时结束,分析共计2步,每步0.5时。

设置好后,页面如下:4.模型、材料页面设置。

单击“模型”叶后会在“Multiphysics FEA 树图”下方显示模型页面:模型页面可用于添加/删除材料叶,设置分析的单位系统、设置分析范围、设置实体网格类型等。

∙单击“添加新材料”可以在模型叶下增添材料叶。

模拟中涉及材料数应等于材料叶个数。

在材料页面中可设置使用这种材料的实体,设置后将在材料叶下方增添实体叶,实体叶的实体使用上级材料叶对应的材料。

“移除未用材料”用于删除多余的材料叶。

∙单位系统部分可以设置所用单位系统,包括MKS、CGS和mMKS等。

∙“仅分析显示的实体”用于在FEA分析中禁用掉已经隐藏的实体,这些实体将不被包括到FEA分析中。

用户可以右键材料叶和实体叶,将材料和实体禁用/启用。

禁用的材料和实体将不包含在分析中。

∙“把实体作为壳网格化”可在网格化时使用壳元素而不是实体元素。

这里使用2次“添加新材料”键,新添两个材料,再把默认材料换掉,这样我们就有了三个材料页面,可分别用于设置水、空气和热交换器的金属材料,并进行分配。

具体做法是,将默认材料叶的材料“类别”下拉菜单改为“流体”,然后在“材料名称”下拉菜单中选择“20C的水”。

在材料物理性处勾选“热”和“流体”物理性,表示程序将使用材料的热和流体性质。

默认所有实体在刚开始时使用默认材料(开始默认材料叶下有全部实体叶),这里热交换器外壳与内壁之间的、叫做“internal”的实体已经默认分配给了水。

而热交换器和空气实体也被分配了水这种材料。

我们不需担心,因为我们将在后面新建2个材料页面,分别分配给热交换器和空气,这样热交换器和空气的实体叶也将移至新的材料叶下。

因此暂时可以不管水材料叶下的热交换器和空气。

水材料的设置图如下:单击材料页面上的“参数编辑”,可以更改、查看材料的线性参数。

若勾选材料页面上的“启用非线性/各向异性性质”后再单击“参数编辑”键,可以更改、查看材料的非线性参数。

这里我们更改、查看材料的线性参数,将材料的参数修改如下:这样我们就完成了第一个材料的设置。

现在开始第二个材料的设置。

单击“Multiphysics FEA 树图”上的“模型”叶,显示到模型页面。

在模型页面单击“添加新材料”,在出现的新材料页面中,将类别下拉菜单改为“流体”,材料名称下拉菜单改为“20C的空气”,然后单击“添加实体”,单击模型内部蓝色、名称为“Gas”的实体后,单击“接受”,这样就把内部的空气实体分配给了空气这种材料,同时勾选材料页面的“热”和“流体”,表示使用空气这种材料的热性质和流体性质:单击材料页面上的“参数编辑”,将材料的参数修改如下:这样我们就完成了第二个材料的设置。

现在开始第三个材料的设置。

单击“Multiphysics FEA 树图”上的“模型”叶,回到模型页面。

在模型页面单击“添加新材料”,在出现的新材料页面将类别下拉菜单改为合金钢,材料名称下拉菜单的条目改为“20Cr”,然后单击“添加实体”,单击模型外部灰色、名称为“Heat Exchanger”和“Heat Exchanger inner”的实体后,单击“接受”,这样就把热交换器和空气之间的部分分配给了20Cr这种材料,同时勾选材料页面的“热”,表示仅使用20Cr这种材料的热性质:单击材料页面上的“参数编辑”,当前材料的参数修改如下:这样我们就完成了所有材料的设置。

这时,模型叶下面有三个材料叶,其中20Cr材料叶下有两个实体叶,水和空气下各有一个实体叶:5.约束页面。

单击“Multiphysics FEA 树图”上的“约束”叶,会在“Multiphysics FEA 树图”下方显示约束页面:当前约束页面显示了热和流体相关的约束。

若用户在分析页面勾选了应力和电物理性,这里也将出现应力、电相关物理性的约束。

用户还可使用高级约束添加接触、捆绑等高级约束。

接下来的约束添加都将从这个页面开始。

6.水入流温度自远方流向热交换器的水在进入前都是30度的。

约束施加过程为:单击约束叶,单击约束页面的“温度”,显示“恒定温度”页面,将温度修改为30。

用鼠标选择水入口面,即可将约束施加在入口面上:可以看到“高级”键下方的时间因子图线显示,图线显示这里的约束是随时间线性增加、逐渐施加到模型上的。

在0时不施加约束,在1时施加全部约束。

通过这样的设置,约束被逐渐施加,我们可以看到模型是如何逐渐达到稳态的,也有利于结果收敛。

根据分析页面的设置,分析共1时,分为两步,第一步0.5时,第一步结束时将施加0.5倍模量的边界条件。

第2步时间全部边界条件。

用户可使用“高级”键更改边界条件的时变情况。

接下来将设置时间因子,使该约束模量恒定约束,即温度一直为30,而不是由0线性增大到30。

设置过程如下:首先,单击“高级”按钮,显示高级页面:单击“设置本项目模量的时变情况”,弹出“时变关系输入”对话框:勾选“分段线性”,并将开始一列中的载荷因子由0改为1。

这样的设置表示时间为0时,施加的载荷模量=载荷模量*载荷因子=30*1。

由此,(时间,载荷因子)在开始为(0,1),结束时为(1,1)。

用直线连接仅有的两点得到新的该约束的分段线性曲线:这样回到恒定温度页面,我们可以看到约束的时间因子图线发生了变化,即温度一直为30,而不是由0线性增大到30:7.流速约束——水和空气受热交换器壁限制,不会流出单击约束叶,回到约束页面,单击约束页面的“速度涡度压强”,会在“Multiphysics FEA 树图”下方显示“恒定流体流速/涡度”页面。

勾选x,y和z方向,速度列0保持不变,表示施加该约束的实体的流体流速在x,y和z方向均为0。

我们需约束流体(水和空气)和热交换器的接触面,表示流体不应穿过热交换器的表面。

而在程序中,因为我们在热交换器对应的材料页面中未勾选“流体”物理性,由此,程序将自动识别有流体物理性的实体与无流体物理性的实体,并自动向有流体物理性的实体在接触面上施加约束,保证流体不会穿过无流体物理性的实体。

所以,我们仅需向流体未与实体接触的面施加额外约束。

这里我们选择水对应实体的两个端面,用鼠标选择它们后,它们的名称会出现在实体框中。

这样就把约束施加到这些面上了。

这里的约束表示容器中的流体被热交换器这样的容器表面限制,不会流出容器表面,且在容器表面切向的流速也为0。

设置完成后,显示如下:8.恒定温度——空气入口温度恒定热空气进入热交换器时温度为300。

设置过程为:单击约束叶,单击约束页面的“温度”,显示“恒定温度”页面,将温度修改为300。

选择气入口面:接下来将设置时间因子,使该约束模量恒定约束。

首先,单击“高级”按钮,显示高级页面:单击“设置本项目模量的时变情况”,弹出“时变关系输入”对话框:将开始一列中的载荷因子部分改为1。

这样表示时间为0时,施加的载荷模量=载荷模量*载荷因子=300*1。

由此,(时间,载荷因子)在开始为(0,1),结束时为(1,1)。

用直线连接仅有的两点得到新的该约束的分段线性曲线:这样回到恒定温度页面,我们可以看到约束的时间因子图线发生了变化:9.气体远方入流压强、速度设置。

远方入流/出流约束用于为简化模型而将其截短的问题中。

如我们想模拟流体在很长的管道中流动、已稳定的情况。

我们可以在很长的管道中进行模拟,但是为了加快计算,我们可以直接在短管中施加远方入流/出流约束,这样分析更快,且也能达到相当的效果。

问题中的流体在入流和出流的远方都有恒定的状态,因此需要远方入流/出流约束。

施加方法为:单击约束叶,回到约束页面,单击约束页面的“入流/出流”,会在。

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