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. Если не удается скачать модель, щелкните правой кнопкой мыши по его названию и выберите Сохранить ссылку как.... Затем укажите папку, куда хотите его поместить.

Также файл можно найти в папке C:\Program Files\Fidesys\CAE-Fidesys-9.0\preprocessor\bin\help\fidesys_example_tutorials\TestsFromHelp\models.

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.

Сделайте регуляризацию геометрии. На панели команд выберите модуль построения объёмной геометрии (Режим - Геометрия, Объект - Объемная, Действие - Изменить).

Из выпадающего списка выберете:

ID объемов: all.

Построение сетки

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

Из выпадающего списка выберете тетраэдральную схему построения сетки для всех объемов;
На вкладке Поверхность снимите галку Использовать размер геометрии.

Нажмите Применить схему.

Нажмите Построить сетку.

Задание материалов

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

Создайте материал aluminium (Модуль Юнга 6.9e+10; Коэффициент Пуассона 0.33; Коэффициент теплопроводности 200; Коэффициент температурного расширения 2.4e-5).

Укажите имя материала;
В левой колонке выберите Упругость - Изотропный материал;
Перетащите Модуль Юнга и Коэффициент Пуассона в раздел Свойства материала в центре;
Присвойте значения Модуль Юнга 6.9e+10; 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 теплопроводности 200; Коэффициент температурного расширения 2.4e-05.

Нажмите Применить.

Закройте окно Управление материалами.

Создание блока

1. Создайте блок №1 из объема радиатора.

На панели команд выберите модуль управления блоками (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 управления блоками (Режим — Блоки, Объект — Блок, Действие — Свойства/параметры блока).

Задайте следующие параметры:

ID блока(ов): 1;
Категория: Объемное тело;
Материал: aluminium;
Система координат: Глобальная декартова;
Порядок: 1.

Нажмите Применить.

Задание граничных условий

1. Задайте температуру на основании радиатора.

На панели команд модуль задания граничных условий (Режим — Граничные условия, Объект — Температура, Действие — Создать).

Задайте следующие параметры:

Список сущностей: Поверхность;
ID объекта(ов): 145;
Значение: 100.

Нажмите Применить.

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

На панели команд модуль задания граничных условий (Режим — Граничные условия, Объект — Конвекция, Действие — Создать).

Задайте следующие параметры:

Список сущностей: Поверхность;
ID объекта(ов):1 to 144 146 (через пробел);
Способ задания параметров: Внешняя среда;
Температура: 20;
Коэффициент теплоотдачи: 0.000015.

Нажмите Применить.

3. Задайте закрепление основания радиатора:

На панели команд модуль задания граничных условий (Режим — Граничные условия, Объект — Перемещение, Действие — Создать).

Задайте следующие параметры:

Список сущностей: Поверхность;
ID объекта(ов):145;
Степени свободы: Закрепить все.

Нажмите Применить.

Запуск расчёта

1. Задайте тип задачи, которую требуется решить.

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

Задайте следующие параметры расчета:

Размерность: 3D;
Модель: Упругость, Теплопроводность.

Нажмите Применить.

Нажмите 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

1. Откройте файл с результатами. Это можно сделать тремя способами.

Нажмите Ctrl+E.
В главном меню выберите Расчёт → Открыть результаты.
На панели команд выберите Результаты (Режим — Результаты, Результаты — Открыть результаты).

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

Отобразите компоненту Температура.

В программе FidesysViewer на панели инструментов установите следующие параметры:

Поле отображения: Температура;
Тип отображения: Поверхность.

Отобразите суммарные перемещения.

Поле отображения: Перемещения;
Тип отображения: Поверхность.

Использование консольного интерфейса

Построение геометрии, генерацию сетки, задание граничных условий и материалов можно контролировать с помощью консольного интерфейса. Ниже приведён код реализации шагов программного обеспечения, описанных выше. Необходимо только самостоятельно указать полный путь и название сохраняемого файла.

Скрипт для пошагового примера