力学中的热约束:有限元分析教程的第5部分

力学中的热约束:有限元分析教程的第5部分
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我们可以在pro mechanica中模拟三种类型的热约束,它们是:

规定的温度:在结构有限元分析中,你基本上是在某些表面/边缘/点上施加载荷,然后试图通过固定或限制其他表面的位移来约束物体,类似地,在热有限元分析中,你必须在物体的某些区域施加热载荷,并在其他一些区域施加温度约束。

通过点击插入>规定温度或者通过图标你就可以到达规定的温度对话框。

对话框或多或少与热负荷定义对话框,在这里你必须为约束和集合命名或者你也可以创建新的集合。

通过单击高级按钮,您将得到一个名为空间分布,哪里有不同的可用统一的坐标函数而且在实体上插值.我在前面已经讨论过这些选项。

请在整个分析过程中使用一致的单位,如果你想改变单位系统则转到应用>标准然后接着编辑>设置>单元

对流条件

热量传递有三种方式,即,传导对流而且辐射

传导是原子参与的能量传递,不需要粒子运动。从固体一端到另一端的热传递就是这种类型的一个例子。

在对流中,粒子需要从较热的地方移动到较冷的地方来传递热量,这通常发生在液体和气体中。

辐射不需要任何介质将热量从热源传递到接收器。

所以,在专业力学中,你会想到应用对流条件当固体和液体接触时。

你可以去插入>对流条件或者点击相关图标,打开对流状态对话框(见附件图片)。您必须指定名称和负载集,以及定义要应用这些热边界条件的引用实体。

然后你必须指定空间变化,它可能是:

  • 统一的-使用此选项可应用实体上均匀的对流系数和体积温度。

此外,以下选项可用于三维模型中的外壳和固体表面:

  • 外部守恒系数导入对流条件FNF文件,其中包含外部计算或测量的对流系数,该对流系数可以在选定表面的空间上变化。

  • 外部体积温度导入对流条件FNF文件,其中包含外部计算或测量的体积温度,该体积温度可以在选定表面的空间上变化。

  • 外部转换系数和体积温度导入对流条件FNF文件,其中包含外部计算或测量的对流系数和体温度,两者都可以在选定的单个或多个表面上发生空间变化。

什么是FNF文件?

FEA中立格式文件是FNF文件的完整形式。它具有.fnf文件扩展名,用于导入外部负载或约束数据。稍后我们将更多地讨论FNF文件。

对流系数(h):如果你没有使用外部定义的对流系数文件,你必须指定它。它决定了有多少热量将在固体和它的接触流体之间传递。等于单位时间内每单位面积/长度/体积每一度温差的换热量。请确保系统单元一致。

体积温度(Tb):如果您没有使用外部定义的批量温度文件,则必须指定它。体积温度是周围流体的温度。

Pro mechanica使用以下公式计算对流换热率:

Q = h (Te-Tb)

在那里,

Q=对流换热率

H =对流换热系数

Te=实体温度(固体表面/曲线/点的温度)

Tb=体积温度(流体温度)

对称约束

热循环对称模型

在热有限元分析中,只能模拟循环对称,不能模拟镜像对称。

在循环对称中,你必须对整个模型的某个角度段进行建模,如果我们将其中一个对称表面旋转一定角度,就应该生成整个模型。请参考附件图片。

点击插入>对称约束打开循环对称对话框。你必须指定模型段循环对称的两个表面,在图中我为此指定了两个平面。当然,在指定曲面之前,您必须给出名称和加载集。

这篇文章是《Pro-Mechanica教程》系列的一部分

Pro-mechanica是pro-engineer的一个有限元分析模块。如果你完成了本系列的阅读,并按照要求进行练习,那么你将能够使用pro-mechanica进行分析,当然你应该有pro-engineer或其他3D cad包的基本知识。

  1. 力学教程第1部分:FEA介绍
  2. Pro-Mechanica教程第2部分:自动拼合和网格
  3. 机械教程第3部分:结构载荷
  4. 机械教程第4部分:热负荷
  5. 力学教程第5部分:热约束
  6. 机械教程第6部分:结构约束
  7. 专业工程师力学教程第7部分:分析和设计研究
  8. 力学教程第8部分:回顾有限元分析结果