基于ANSYS Workbench的多溫度工況分析

2016-10-22 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

1. 多溫度工況分析

壓力容器分析設(shè)計(jì)也時(shí)常涉及熱分析,普通單工況的熱分析中楊氏模量按工作溫度或設(shè)計(jì)溫度查取后直接輸入即可。在多溫度工況下的分析中,材料的楊氏模量因工況而異,可采用參數(shù)化分析,楊氏模量隨溫度而變。這種情況下,需要先把各個(gè)溫度下的楊氏模量數(shù)據(jù)都輸入,見(jiàn)圖1。參數(shù)化數(shù)據(jù)列表參見(jiàn)圖2.

圖1 14Cr1Mo的-40~550℃間的楊氏模量

圖2 包括溫度在內(nèi)的24中工況下的參數(shù)化輸入數(shù)據(jù)

2.參考溫度

此類(lèi)分析涉及到參考溫度的設(shè)定,見(jiàn)圖3。參考溫度(Reference Temperature):是沒(méi)有定義初始溫度(參見(jiàn)第3節(jié))的時(shí)候,在分析的第一個(gè)子步給模型施加的一個(gè)均勻溫度場(chǎng)的溫度;參考溫度主要用于熱應(yīng)力分析的參考基準(zhǔn),因?yàn)榍鬅釕?yīng)力需要先求溫度差,求溫度差就需要這個(gè)參考溫度作為減數(shù)。以下對(duì)參考溫度做個(gè)簡(jiǎn)單介紹。

圖3 參考溫度的設(shè)定位置

默認(rèn)的參考溫度取自環(huán)境溫度(By Environment),求解時(shí)讀取。這意味著參考溫度在不同的求解中是可以改變的。參考溫度也可以針對(duì)體(body)來(lái)指定,對(duì)每一個(gè)求解都是恒定的(By Body)。通過(guò)By Body來(lái)選取將使參考溫度值域用來(lái)指定體的參考溫度。理解到以下這點(diǎn)很重要:任何通過(guò)By Body來(lái)設(shè)定的值將僅僅設(shè)定體的參考溫度,而不會(huì)導(dǎo)致體存在于那個(gè)溫度(不像環(huán)境物體上的環(huán)境溫度輸入,可以設(shè)定體的溫度)。

注1:通過(guò)By Environment選取可以在分析過(guò)程中使體存在于那個(gè)溫度,但通過(guò)By Body只能影響參考溫度。所以,如果環(huán)境溫度和體具有不同的指定值,那么即使沒(méi)有其它的熱載荷加載,也會(huì)發(fā)生熱膨脹效應(yīng)。

注2:如果材料密度與溫度有關(guān),那么Details view重顯示的質(zhì)量可以按體的溫度或22℃計(jì)算。所以,當(dāng)參考溫度為環(huán)境溫度時(shí),求解過(guò)程算得的質(zhì)量可以和顯示的值不同。

注3:當(dāng)材料非線性效應(yīng)關(guān)閉時(shí),在創(chuàng)建ANSYS求解輸入時(shí),熱導(dǎo)率、比熱和熱膨脹的值是按參考溫度檢索的。
3.相關(guān)概念

初始溫度(Initial Condition):是對(duì)相應(yīng)節(jié)點(diǎn)施加的某一分析一開(kāi)始用到的溫度,只在開(kāi)始有效,后面將被實(shí)際計(jì)算所得的溫度替代;初始溫度僅對(duì)分析的第一個(gè)子步有效,而設(shè)定節(jié)點(diǎn)溫度將保持貫穿整個(gè)瞬態(tài)分析過(guò)程,除非刪除些約束。

均勻溫度(Uniform Temp):在熱分析中,均勻溫度與初始溫度、參考溫度作用相同。如果初始溫度場(chǎng)是均勻的,三者都可以;如果不均勻,就要定義初始溫度(不同的節(jié)點(diǎn)定義不同的初始溫度);在結(jié)構(gòu)分析/熱應(yīng)力分析中,均勻溫度與參考溫度的作用相同,由其確定材料的熱相關(guān)性質(zhì)(線膨脹系數(shù))。

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