基于ANSYS Workbench的多溫度工況分析

2016-10-22 by:CAE仿真在線來源:互聯網

1. 多溫度工況分析

壓力容器分析設計也時常涉及熱分析,普通單工況的熱分析中楊氏模量按工作溫度或設計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,可采用參數化分析,楊氏模量隨溫度而變。這種情況下,需要先把各個溫度下的楊氏模量數據都輸入,見圖1。參數化數據列表參見圖2.

圖1 14Cr1Mo的-40~550℃間的楊氏模量

圖2 包括溫度在內的24中工況下的參數化輸入數據

2.參考溫度

此類分析涉及到參考溫度的設定,見圖3。參考溫度(Reference Temperature):是沒有定義初始溫度(參見第3節)的時候,在分析的第一個子步給模型施加的一個均勻溫度場的溫度;參考溫度主要用于熱應力分析的參考基準,因為求熱應力需要先求溫度差,求溫度差就需要這個參考溫度作為減數。以下對參考溫度做個簡單介紹。

圖3 參考溫度的設定位置

默認的參考溫度取自環境溫度(By Environment),求解時讀取。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體(body)來指定,對每一個求解都是恒定的(By Body)。通過By Body來選取將使參考溫度值域用來指定體的參考溫度。理解到以下這點很重要:任何通過By Body來設定的值將僅僅設定體的參考溫度,而不會導致體存在于那個溫度(不像環境物體上的環境溫度輸入,可以設定體的溫度)。

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

注2:如果材料密度與溫度有關,那么Details view重顯示的質量可以按體的溫度或22℃計算。所以,當參考溫度為環境溫度時,求解過程算得的質量可以和顯示的值不同。

注3:當材料非線性效應關閉時,在創建ANSYS求解輸入時,熱導率、比熱和熱膨脹的值是按參考溫度檢索的。
3.相關概念

初始溫度(Initial Condition):是對相應節點施加的某一分析一開始用到的溫度,只在開始有效,后面將被實際計算所得的溫度替代;初始溫度僅對分析的第一個子步有效,而設定節點溫度將保持貫穿整個瞬態分析過程,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(不同的節點定義不同的初始溫度);在結構分析/熱應力分析中,均勻溫度與參考溫度的作用相同,由其確定材料的熱相關性質(線膨脹系數)。

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