Руководство по решению тепловых, сопряженных, гидрогазодинамических задач (1050672), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Задание нагрузок.Слово нагрузки, используемое в документации ANSYS включает граничные условия(ограничивающие условия, поддержки, или спецификации граничного поля) также как идругие внешне и внутренне заданные нагрузки. Все нагрузки, используемые в программеANSYS, можно разбить на шесть категорий:••••••Ограничивающие условия DOF (степень свободы).Силы.Поверхностные нагрузки.Объемные нагрузки.Инерционные нагрузки.Сопряженные нагрузки.Вы можете задать большинство из этих нагрузок на сплошную модель (ключевые точки,линии, площади) или на конечно элементную модель (узлы и элементы).С нагрузками связаны два важных термина, которые вам необходимо знать. Это шагинагружения и приращения.
Под шагом нагружения подразумевается конфигурация нагрузокдля которых вы получаете решение задачи. Например, в структурном анализе вы можетезадать ветровую нагрузку на одном шаге нагружения и гравитацию на втором шагенагружения. Шаги нагружения также полезны при разбиении на несколько фрагментовграфика нагрузки нестационарного процесса.Шаги приращения используются при выполнении каждого шага нагружения в основном дляулучшения точности и сходимости нестационарного и нелинейного анализа.
Шагиприращения также известны как временные шаги.Примечание.Программа ANSYS использует концепцию времени в нестационарном анализетак же как и в статическом (или стационарном) анализе. В нестационарноманализе, параметр времени представляет текущее время в секундах, минутахили часах. В стационарном анализе время используется в качестве счетчикадля идентификации шагов нагружения и приращения.1.2.6.3. Установка опций шага нагружения.Вы можете изменять опции шага нагружения (количество шагов приращения, времяокончания шага нагружения и выходные параметры) от одного шага нагружения к другому.От выполняемого типа анализа зависит задавать опции шага нагружения или нет.1.2.6.4. Запуск решения.Для запуска решения воспользуйтесь одним из следующих методов:Команда:SOLVE36GUI:Main Menu> Solution> Solve> Current LSMain Menu> Solution> solution_methodПри выполнении этих команд, программа ANSYS извлекает информацию о модели инагрузках из базы данных и рассчитывает результат.
Результаты записываются в файлрезультатов (Jobname.RST, Jobname.RTH, Jobname.RMG, или Jobname.RFL) и также в базуданных. Единственное различие заключается в том, что единовременно в базе данных можетнаходиться только один набор результатов, тогда как вы можете записать все наборырезультатов (для всех шагов приращения) в файл результатов.Запустить решение многократных шагов нагружения можно решить следующим образом:Команда:LSSOLVEGUI:Main Menu> Solution> Solve> From LS Files1.2.7. Обзор результатов.После получения решения используйте постпроцессоры ANSYS для обзора результатов.Доступны два постпроцессора: POST1 и POST26.Используйте POST1, общий постпроцессор, для обзора результатов одного шага приращения(временного шага) всей модели или одной из ее частей. Для входа в POST1 используетсякоманда /POST1 (Main Menu> General Postproc), действительна только на начальномуровне.
Вы можете построить контурные графики, получить списки в табличной форме дляобзора результатов анализа. POST1 предлагает множество других возможностей,включающих оценку погрешности, сочетание нагрузок, проведение вычислений средиполученных результатов, и операции пути.Используйте POST26, временной постпроцессор, для обзора результатов определеннойточки модели в течение всех временных шагов (в течение всего анализа).
Для входа вPOST26 используйте команду /POST26 (Main Menu> TimeHist Postpro), командадействительна только на начальном уровне. Вы можете построить график зависимостирасчетных данных от времени (или частоты), а также результаты расчета в табличном виде.Другие возможности POST26 включают арифметические вычисления и комплекснуюалгебру. Дополнительная информация по возможностям POST1 и POST26 и какиспользовать их описаны в нижеприведенных разделах данного документа.37Глава 2.
Нагружения.2.1. Обзор нагружений.Основной задачей конечно элементного анализа является исследование отклика модели наопределенные условия нагружения. Следовательно правильное задание условий нагруженияявляется ключевым этапом в проведении анализа. Программа ANSYS позволяет задатьнагружения на модель разными способами. Также, с помощью опций шага нагружения выможете управлять поведением нагрузок в течение решения задачи.2.2. Что такое нагрузка?Слово нагрузка в терминологии ANSYS включает граничные условия и внешне иливнутренне заданные силовые функции. Примеры нагрузок разных дисциплин:Структурный: смещения, силы, давления, температуры (для температурных деформаций),гравитацияТепловой: температуры, тепловые потоки, конвекции, энерговыделение, бесконечнаяповерхностьМагнитный: магнитные потенциалы, магнитный поток, плотность тока, бесконечнаяповерхностьЭлектрический: напряжение, ток, разряды, плотность разряда, бесконечная поверхностьЖидкость: скорости, давленияНагрузкиНагрузки делятся на шесть категорий: DOF условия, силы (концентрированные нагрузки),поверхностные нагрузки, объемные нагрузки, инерционные нагрузки и сопряженныенагрузки.•Ограничивающие DOF условия устанавливают известное значение степени свободы(DOF).
Примером ограничивающих условий могут служить смещения и38•••••симметричные граничные условия в структурном анализе, заданные температуры втепловом анализе.Сила – концентрированная нагрузка, заданная на узел модели. Примеры: силы имоменты в структурном анализе, тепловые потоки в тепловом анализе и сегментытока в анализе магнитного поля.Поверхностная нагрузка – распределенная нагрузка, заданная на поверхность.Примеры: давления в структурном анализе, конвекции и плотности тепловых потоковв тепловом анализе.Объемная нагрузка – нагрузка на тело.
Примеры: температуры в структурном анализе,энерговыделение в тепловом анализе, плотность тока в анализе магнитного поля.Инерционные нагрузки – относятся к инерции (матрице масс) тела, например,ускорение свободного падения, угловая скорость и угловое ускорение. Используется восновном в структурном анализе.Сопряженные нагрузки – специфичный случай одной из вышеприведенных нагрузок,где используются результаты одного анализе в качестве нагрузок для другого анализа.Например, можно задать напряженность магнитного поля, вычисленную при анализемагнитного поля в качестве силовой нагрузки в структурном анализе.Определения других параметров, связанных с нагрузками приведены ниже.2.3. Шаги нагружения, приращения и равновесные итерации.Шаг нагружения – конфигурация нагрузок, для которых получаем решение.
В линейномстатическом или стационарном анализе, вы можете использовать разные шаги нагружениядля задания разных наборов нагрузок – ветровая нагрузка на первом шаге нагружения,гравитационная нагрузка на втором шаге, обе нагрузки и разные условия поддержки натретьем шаге нагружения и так далее. В нестационарном анализе, множественные шагинагружения задают разные сегменты нагрузочной характеристики.Программа ANSYS использует набор элементов, который вы выбираете для первого шаганагружения для всех последующих шагов нагружения, в не зависимости от того, какиенаборы элементов вы задаете на последующих шагах.
Для выбора набора элементов,используйте следующее:Команда:ESELGUI:Utility Menu> Select> EntitiesНижеприведенный график демонстрирует нагрузочную характеристику, определяемуютремя шагами нагружения – первый шаг нагружения для линейной нагрузки, второй шагнагружения для постоянной части нагрузки и третий шаг нагружения при удаленнойнагрузке.График нагрузочной характеристики.39Шаги приращения являются точками внутри шага нагружения при котором получаемрешение задачи.
Используются по разным причинам:•••В нелинейном статическом или стационарном анализе, используйте шаги приращениядля получения точного решения.В линейном или нелинейном нестационарном анализе, используйте шаги приращениядля обеспечения соответствия нестационарным правилам временного интегрирования(которые обычно задают минимальный временной шаг интегрирования для точногорешения).В гармоническом анализе используйте шаги приращения для получения решений приразных частотах, расположенных внутри диапазона частоты гармоник.Равновесные итерации вычисляют дополнительные решения при заданных шагахприращения для улучшения сходимости.
Эти итерации являются итеративными поправками,используемыми только в нелинейном анализе (статическом или нестационарном), гдесходимость играет важную роль.Рассмотрим, например, двухмерный, нелинейный стационарный магнитный анализ. Дляполучения точного решения, обычно используется два шага нагружения.••Первый шаг нагружения постепенно задает нагрузки в течение 5 - 10 шаговприращения, каждый с одной равновесной итерацией.Второй шаг нагружения получает окончательное, сходящееся решение с одним шагомприращения, который использует от 15 до 25 равновесных итераций.Шаги нагружения, приращения и равновесные итерации.402.4.
Роль времени в качестве параметра слежения.Программа ANSYS использует время в качестве параметра слежения при решении любойстационарной и нестационарной задачи в не зависимости от того зависит задача от времениили нет. Преимущество этого заключается в том, что вы можете использовать один“счетчик” или “следящую систему” для всех случаев, исключая необходимостьвыдумывания, зависящей от анализа, терминологии. Время всегда увеличивается монотонно,и большинство событий в природе происходит в течение некоторого промежутка времени.Очевидно, что в нестационарном анализе параметр время представляет текущее,хронологическое время в секундах, минутах или часах.
Вы назначаете время в конце каждогошага нагружения (используя команду TIME) при определении нагрузочной характеристики.Для задания времени используйте один из следующих вариантов:Команда:TIMEGUI:Main Menu> Preprocessor> Loads> Load Step Opts> Time/Frequenc> Time andSubstpsMain Menu> Preprocessor> Loads> Load Step Opts> Time/Frequenc> Time - TimeStepMain Menu> Solution> Analysis Type> Sol'n Control ( : Basic Tab)Main Menu> Solution> Load Step Opts> Time/Frequenc> Time and SubstpsMain Menu> Solution> Load Step Opts> Time/Frequenc> Time - Time StepMain Menu> Solution> Load Step Opts> Time/Frequenc> Time and SubstpsMain Menu> Solution> Load Step Opts> Time /Frequenc> Time - Time StepПри проведении анализа не зависящего от времени, время становится счетчиком, которыйидентифицирует шаги нагружения и приращения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
