CAE Fidesys 4.1 Руководство пользователя

Статическая задача термоупругости

Описание задачи:

Решается задача о статическом температурном нагружении алюминиевого радиатора.

Основание жестко закреплено по всем осям и нагрето до температуры 100°C. Температура внешней среды 20°C.

Параметры материала для модели:

• Модуль Юнга алюминия E = 6,9·10⁴МПа;
• Коэффициент Пуассона ν = 0.33;
• Коэффициент теплопроводности 200 Вт/(м·°C);
• Коэффициент температурного расширения 2,4·10^-5 1/°C.

Загрузка модели:

Скачайте модель по ссылке.Скачать heatsink.stp

Импортируйте модель:

В верхней строке выберите Меню — Файл — Импорт. Укажите путь до файла heatsink.stp. В появившемся окне нажмите Готово, оставив все параметры по умолчанию.

Построение сетки:

На панели команд выберите модуль построения объёмной сетки (Режим — Сетка, Объект — Объёмная, Действие — Построение сетки).

• Выберете тетраэдральную схему построения сетки для всех объемов;

• Нажмите Применить схему, Построить сетку.

Задание материалов:

На панели команд выберите модуль задания свойств материала (Режим — Материал, Объект — Управление материалами).

Создайте материал aluminium (Модуль Юнга 6.9·10⁴ МПа; коэффициент Пуассона 0.33; теплопроводность 0.2; коэффициент температурного расширения 2.4·10^-5).

• Укажите имя материала;

• В левой колонке выберите Упругость - Материал Гука;

• Перетащите Модуль Юнга и коэффициент Пуассона в раздел Свойства материала в центре;

• Присвойте значения Модуль Юнга 6.9·10⁴ МПа; коэффициент Пуассона 0.33;

• В левой колонке выберите Температурные свойства - Температурные изотропные;

• Перетащите коэффициент теплопроводности и коэффициент температурного расширения в раздел Свойства материала в центре;

• Присвойте значения: коэффициент теплопроводность 0.2; коэффициент температурного расширения 2.4·10^-5.

Нажмите Применить

Создание блока:

1. Создайте блок №1 из объема радиатора.

На панели команд выберите модуль задания свойств материала (Режим — Блоки, Объект — Блок, Действие — Добавить сущность в блок).

Задайте следующие параметры:

• ID блока: 1;

• Список сущностей: Объём;

• ID объекта(ов): 1.

Нажмите Применить.

2. Задайте параметры блока.

На панели команд выберите модуль задания свойств материала (Режим — Блоки, Объект — Блок, Действие — Свойства/параметры блока).

Задайте следующие параметры:

• ID блока(ов): 1;

• Материал: aluminium;

• Система координат: Глобальная декартова;

• Категория: Объемное тело;

• Порядок: 1.

Нажмите Применить.

Задание граничных условий:

1. Задайте температуру на основании радиатора.

На панели команд выберите Режим — Граничные условия, Объект — Температура, Действие — Создать.

Задайте следующие параметры:

• Выберите в списке объектов Поверхность;

• ID объектов:145;

• Значение температуры: 100.

Нажмите Применить.

2. Задайте процесс конвективного теплообмена на всех поверхностях кроме основания:

На панели команд выберите Режим — Граничные условия, Объект — Конвекция, Действие — Создать.

Задайте следующие параметры:

• Выберите в списке сущностей Поверхность;

• ID объектов:1 to 144 146 (через пробел);

• Выберите способ задания параметров: Внешняя среда;

• Внешняя температура: 20;

• Коэффициент теплоотдачи: 0.000015;

Нажмите Применить.

3. Задайте закрепление основания радиатора:

На панели команд выберите Режим — Граничные условия, Объект — Перемещение, Действие — Создать.

Задайте следующие параметры:

• Выберите в списке сущностей Поверхность;

• ID объектов:145;

• Степени свободы: Все;

• Величина: 0.

Нажмите Применить.

Запуск расчёта:

1. Задайте тип задачи, которую требуется решить.

На панели команд выберите модуль настроек расчёта (Режим — Настройки расчёта, Настройки расчёта — Статический, Статика — Общие).

Задайте следующие параметры расчета:

• Размерность: 3D;

• Модель:Упругость, Теплопроводность.

Нажмите Применить, Начать расчёт.

2. В появившемся окне выберите директорию, в которой будет сохранён результат, и введите название файла.

3. В случае успешно проведённого расчёта в консоли отобразится сообщение: “Calculation finished successfully at "date time".

Анализ результатов:

Откройте файл с результатами. Это можно сделать тремя способами.

• Нажмите Ctrl+E.

• В главном меню выберите Расчёт → Результаты. Нажмите Открыть последний результат.

• На панели команд выберите Результаты (Режим — Результаты, Результаты — Открыть Результаты).

Появится окно Fidesys Viewer, в котором вы сможете ознакомиться с результатами расчёта.

Отобразите компоненту Температура.

В программе Fidesys Viewer на панели инструментов установите следующие параметры:

• Тип отображения: Поверхность;

• Поле отображения: Температура.

Отобразите суммарные перемещения.

• Тип отображения: Поверхность;

• Поле отображения: Перемещения.

Скрипт:

reset
import step "C:\Program Files\Fidesys\CAE-Fidesys-3.0\preprocessor\bin\help\fidesys_example_tutorials\termoelasticity\files\heatsink.stp"
volume all scheme tetmesh proximity layers off 
Trimesher geometry sizing on
volume all size auto factor 5
mesh volume all
create material 1
modify material 1 name 'aluminium'
modify material 1 set property 'MODULUS' value 6.9e+10
modify material 1 set property 'POISSON' value 0.33
modify material 1 set property 'ISO_CONDUCTIVITY' value 200
modify material 1 set property 'ISO_THERMAL_EXPANSION' value 2.4e-5
set duplicate block elements off
block 1 add volume 1
block 1 material 1
block 1 element solid order 1
create temperature on surface 145 value 100
create convection on surface 1 to 144 146 surrounding value 20 coefficient value 1.5e-5
create displacement on surface 145 dof all fix 
analysis type static elasticity heattrans dim3
calculation start path "D:\test.pvd"