有限元基础理论课件 第8章 瞬态分析
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有限元与热分析数值仿真大作业课程:有限元与热分析数值仿真授课老师:钱作勤(老师)学院:能动学院班级:动力工程152班姓名:董理学号: 10497316023242017年1月13日目录基于ANSYS对法兰的瞬态/稳态传热过程错误!未定义书签。
一、问题描述 (3)二、问题分析 (3)三、求解步骤 (4)第一步:模型绘图定型 (4)第二步:定义材料的属性...... 错误!未定义书签。
第三步:建立几何模型 (5)第四步:参数设置 (6)第五步:网格划分............ 错误!未定义书签。
第六步:导热参数设置........ 错误!未定义书签。
四.结果显示.................... 错误!未定义书签。
基于ANSYS的法兰的热分析一、问题描述(稳态)法兰(Flange),又叫法兰凸缘盘或突缘。
法兰轴与轴之间相互连接的零件,用于管端之间的连接;也有用在设备进出口上的法兰,用于两个设备之间的连接,如减速机法兰。
法兰上有孔眼,螺栓使两法兰紧连,法兰间用衬垫密封。
水泵和阀门,在和管道连接时,这些器材设备的局部,也制成相对应的法兰形状,也称为法兰连接。
凡是在两个平面周边使用螺栓连接同时封闭的连接零件,一般都称为“法兰”,如通风管道的连接,这一类零件可以称为“法兰类零件”。
法兰是使一种常见产品,为保证法兰的散热性能达到设计要求,从而避免产品因过热造成损坏,需对其进行热分析,计算在实际工况下的温度分布,校核其散热性能。
在Ansys的Workbench环境下使用Geometry模块和Steady-Thermal模块法兰的基础部分参数为大直径D为92mm,小直径R为15mm,高为30mm,厚度为30mm。
二、问题分析该问题属于稳态热传导问题。
根据问题的轴对称性(几何结构轴对称、载荷轴对称及边界条件轴对称),可以选择过圆柱体纵剖面的一半建立平面有限元模型,并选择相应的平面热分析单元进行求解;也可选择四分之一个圆柱体建立体有限元模型并选择相应的体单元进行求解。
有限元分析丨瞬态动力学分析瞬态动力学分析(Transient Structural)是结构有限元分析中非常重要的模块,下文是学习过程的一些积累,仅供参考学习使用,如有错误请指正!目录9.1 瞬态动力学分析简介瞬态动力学分析(Transient Structural)是用于分析载荷随时间变化的结构的动力学响应的方法。
用于确定结构在受到稳态载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合下随时间变化的位移、应变和应力。
惯性力和阻尼在瞬态动力学中非常重要,如果惯性力和阻尼可以忽略,则可以用静力学分析代替瞬态动力学分析。
瞬态动态分析比静态分析更复杂,计算消耗和时间消耗较大。
通过做一些初步的工作来理解问题的物理性质,可以节省大量的资源。
9.2 瞬态动力学分析应用承受各种冲击载荷的结构,如:汽车中的门、导弹发射阶段等;承受各种随时间变化载荷的结构,如:桥梁、地面移动装置等;承受撞击和颠簸设备,如:机器设备运输过程。
9.3 瞬态动力学行业标准GB/T 2423.35-1995 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Ea和导则:冲击GJB 150-18 军用设备环境试验方法:冲击试验表9.1 脉冲加速度和持续时间(1)半正弦波半正弦形脉冲适用于模拟线性系统的撞击或线性系统的减速所引起的冲击效应,例如弹性结构的撞击。
图半正弦脉冲例:峰值加速度为15G,脉冲持续时间为11ms,Z方向冲击为例图 workbench中输入半正弦波输入载荷类型为加速度(Acceleration)条件,其中Define By选择Components,在Z Component处选择函数(Function),在等号后输入:Asin(ωt),ω=2π/Ta=14700*sin(2π*time/0.022)=14700*sin(2*180*time/0.022)=14700*sin((16363.636*time)^2)^0.5)mm/s2。
注意:单位为角度制,由于此处函数符号不支持绝对值运算符(abs)。
青岛大学讲稿讲 授 内 容备 注 第8讲(第11周)2. 应变矩阵确定了单元位移后,可以很方便地利用几何方程和物理方程求得单元的应变和应力。
作为平面问题,单元内具有3个应变分量εx 、εy 、γxy (各符号的意义见附录1),用矩阵表示为⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡∂∂+∂∂∂∂∂∂=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=x v y u y v x u xy y x γεεε将(2.1.4)式代入上式中,得到e m mjjiim j i m j ib c b c b c c c c b b b A δε⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧=00000021 或eδB ε = (2-1-7)式中B 称为应变矩阵,写为分块形式,即B =[B i B j B m ] (2-1-8)而其子阵为),,( 0021m j i b c c b A i ii ii ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=B (2-1-9)3节点三角形单元的B 是常量阵,所以称为常应变单元。
在应变梯度较大(也即应力梯度较大)的部位,单元划分应适当密集,否则将不能反映应变的真实变化而导致较大的误差。
上述应变中包括与应力有关的应变和与应力无关的应变两部分,无关的应变ε0又称为初应变⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=0000xy y x γεεεε0由温度变化、收缩、晶体生长等因素引起,对工程结构一般只考虑温度应变,无论线性和非线性温度,计算时可近似地采用平均温度33refT T T T T m j i -++=式中,T i 、T j 、T m 分别为节点i 、j 、m 的温度,T ref 为参考温度。
对于平面应力问题,温度T 引起的初始应变为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=00TT ααε其中,α为线膨胀系数。
由于温度变化在各向同性介质中不引起剪切变形,所以γxy 0=0。
以后所述问题,除非特别说明,都指各向同性介质。
对平面应力问题,温度T 引起的初始应变为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+=0)1(0TT ααμε 当不考虑温度的影响时,当前温度即为参考温度。