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SOLIDWORKS Simulation关于热应力模拟计算的探讨与设定

发表时间: 2017/5/27 作者: 李跃超 来源: 互联网
热应力是温度改变时,物体由于外在约束以及内部各部分之间的相互约束,使其不能完全自由胀缩而产生的应力,又称变温应力。在设备的工作温度分布有一定的跨度或者不同材料的热物性有较大相差时,就会产生热形变,同时热应力也是影响设备寿命的重要因素。借助SOLIDWORKS Simulation有限元分析模拟软件可以评估热场引起的应力与变形。
 

    一、分析思路

    计算热应力属于热与结构的耦合分析,首先需要计算设备在相应工况下的温度场分布,然后将温度分布结果输入到结构分析算例中,完成热应力的模拟计算。温度场的计算分为瞬态、稳态。瞬态问题中温度场分布与时间相关;稳态为温度场最终的平衡状态,与时间无关。结构分析分为线性静态、非线性静态及非线性动态。首先需要根据设备工况与关注问题选择温度场分析类型。

    二、模型简化处理

    模型的前处理在SOLIDWORKS CAD 环境中进行,处理原则为几何模型应正确表达分析问题,并在不影响分析实际问题的前提下减少计算量。

    图1所示的箭头标记的细小特征信息,需要进行简化处理。细小特征的存在对温度分布、整体的刚度影响可以忽略;如果存在细小的特征需要更小的网格来离散此结构的特征,因为其相比整体结构尺寸很小,会造成网格量巨大,同时也会导致网格划分失败。

    有限元分析模拟就是将实际的工况问题用适当的模型描述。几何模型与分析属性、边界条件一起用有限的单元网格来离散,此时得到的是一个数值计算模型。从实际分析的问题到一个合适、准确的数值计算模型,就是模型的前处理。

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    图2中,零件的细节小特征也需要压缩简化处理,分析的目的不是关注此零件的细节特征。

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责任编辑:郝秋红