Чигарев А.В. - ANSYS для инженеров (1050686), страница 30
Текст из файла (страница 30)
ВЫБОР ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ Определение физических свойств материалов Определение физических свойств материалов можно осуществить с помощью следующего пункта главного меню: Махп Мепи > Ргергооеваог > Масегха1 Рсоа > МаеегЕа1 Мос1е1в... С помощью этого пути пользователь получает доступ к главному окну тэеЕЕпе Иагегха1 МосЗе1 ВеЬазгхог (рис. 207), с помощью которого он получает возможность не только определить физическое поведение материала, но и указать конкретные значения необходимых констант.
243 Рнс. 207. Окно Вейне Магепа! Майе! ВенаИог Указанное диалоговое окно разделено на две части: Масек1а1 Мойе1в Вей1пей и Мааек1а1 Мойе1в Ача11аЬ1е. В Масек1а1 Мог1е1в Веб1пей указывается список номеров моделей материалов, определенных к настоящему времени. Если пользователь только приступил к определению физической модели и ее постоянных, то "по умолчанию" определено только одно имя материала — Масек1а1 Мобе1 МщвЬек 1. В Масек1а1 Мойе1в Ача11аЬ1е перечисляются все физические модели, доступные при решении типов задач, указанных в диалоговом окне Ркебекепсев Кок С01 Р11аек1пд.
Из перечисленных в окне Масек1а1 Мойе1в Ача11аЬ1е моделей необходимо выбрать интересуюший материал. Это осуществляется с помощью пунктов окна Масек1а1 Мог1е1в Ача11аЬ1е В Апауа существует большое количество моделей материалов, поэтому для облегчения работы с ними пункты окна Мааек1а1 Мобе1в Ача11аЬ1е представлены в виде древовидной структуры, перемещаясь по которой пользователь переходит от более общих пунктов к более частным, В нашем случае имеются два корневых пункта Зскиссика1 и ТЬеказа1, раскрывая которые пользователь получит доступ к параметрам конкретных моделей. Для того чтобы развернуть пункт или свернуть его.
следует сделать на нем двойной щелчок мышью. 244 Например, если пользователь собирается решить задачу механики твердого тела, то в пункте Яткиотпка1 имеются подпункты 2хпеак (линейное деформнрование материачов), Иоп1хпеак (нелинейное деформирование материалов) и др. Если у пользователя возникает необходимость использовать несколько материалов с различными физическими свойствами, то, используя меню главного диалогового окна Юеййпе Масекйа1 Иобе1 Ве)зачгйок, он получает возможность сделать это следующим образом; гэебхпе Матекйа1 Мосге1 ВеЬачт1ок > Масекйа1 > Ием Мос2е1 ... При этом в появившемся окне ВеР1пе Иабек1а1 122 (рис. 208) и одноименном поле ввода необходимо ввести порядковый номер нового материала ("по умолчанию" следующий по порядку номер) и подтвердить выбор, нажав ОК, или отказаться от выполнения операции, нажав Сапое1.
Рис. 208, Окно назначения номера материала Если новый материал создан, то в окне Матекйа1 Мое)е1в йебйпесз (определенные модели материалов) главного окна Пебхпе Иатекйа1 Мос2е1 Ве)зачгйок появится новая строкаМабекха1 Мос2е1 ИпзаЬек 2. После этого можно осуществить выбор физической модели для второго материала и ввод значений физических констант. Удаление материала Для удаления ненужного материала необходимо в окне Маеекйа1 Вес(е1а 2зеййпеб с помощью "мыши" выбрать материал с необходимым номером и использовать пункт меню: ВеЫпе Ма1екйа1 Мобе1 Ве)зачгйок > Мабекха1 > Ве1еее 245 ПОНЯТИК О ЗАДАЧАХ ТЕПЛООБМЕНА, ВЫПОЛНЯКМЫХ В АНБУБ Наиболее простым из физических явлений, которые позволяет решать Ао(зуб, являются задачи теплообмена.
Их решение играет важную роль во многих инженерных расчетах, включая расчеты двигателей внутреннего сгорания, турбин, трубопроводов и др. При их решении представляет интерес расчет распределения температур. Кроме того, можно использовать термический анализ для вычисления термических напряжений, т.е. напряжений, возникающих благодаря температурному расширению или сжатию. Общие сведения Понятие "теплообмен" охватывает совокупность явлений, суть которых заключается в переносе некоторого количества теплоты из одной области пространства в другую.
Общая теория теплообмена обычно разделяется на два раздела: перенос тепла в твердом теле и перенос тепла в жидкости. Перенос в общем случае может осуществляться в трех совершенно различных по своей природе формах: теплопроводности, конвекции и излучении. Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что распространение тепла в твердом теле происходит только благодаря теплопроводно.
сти. Поэтому в настоящем пособии рассматриваются, главным образом, процессы распространения тепла, объясняющиеся теплопроводностью. Перенос тепла посредством теплопроводности обусловлен наличием вещественной среды, и тем, что теплообмен совершается только между непосредственно соприкасающимися частицами тела. Этот процесс можно представить как распространение тепла от частицы к частице. Теория теплопроводности полностью отвлекается от молекулярного строения вещества и соответственно рассматривает вещество как континуум — непрерывную среду. А)звука проводит два типа термического анализа; К Термический анализ установившихся (стационарных) процессов определяет распределения темперазур и остальных термальных величин при установившихся условиях на границе.
Установившиеся условия ва границе — это ситуация, когда их изменение во времени может игнорироваться (стационарная задача). 2. Термический анализ краткосрочных процессов определяет распределение температур и других термальных величин прн условии ях существенного изменения во времени. 246 Стационарные термические задачи вычисляют эффекты при стационарных термических условиях, как на границах системы компонент, так и внутренних сосредоточенных источниках (усилиях). Инженеры и исследователи часто решают стационарные задачи в первом приближении.
Поэтому в этой книге уделено внимание первому типу анализа, т.е. решению стационарных термозадач. Простейшие тепловые свойства Тепловые свойства определяются с помощью выделенного элементарного объема в сплошной среде (рис. 209). Если оси координат совпадают с главными направлениями тепло- 2 проводности, то известно, что количество теплоты, проходящей через выделенную изотермическую площадку (например, грань параллелепипеда, перпендикулярную оси ОХ) в единицу времени, определяется Х 0 величиной коэффициента теплопроводности в указанном направлении.
Рнс. 209. Схема тсплообмена Разделы, касающиеся выбора физических моделей теплопроводности и ввода их числовых значений, расположены в Сопссиссйчйку. Его составляющие становятся доступны пользователю при активизации следующего пункта в окне 2эейхпе Васекйа1 Мос2е1 Ве)зачйок (рис. 210). Масекха1 Мос2е1н Ача11аЫе > Текпса1 > Сопс2иссйчхсу Рис.
210. Выбор харакгернстнк тсзьзопроводности 247 Замечание! Составляющие подпункты пунктов тогма1 и Сопс)исг1ч1еу в окне магогаа1 мое)о1в Ача11аЫо открываются двойным щелчком "мыши". Тело с изотропной теплопроводностыо Если коэффициенты теплопроводности совпадают по всем направлениям, то тело называется изотропным, и необходимо ввести один коэффициент, Для ввода коэффициента теплопроводности надо воспользоваться первым пунктом (1аосгор1с) раздела Сопс2исг1ч1гу прн активизации пункта в окне Сет1пе Масег1а1 Мое)е1 ВеЬач1ог.
Масег1а1 Мсс2е1а Ача11аЫе > Тегвьа1 > Сопк1иск1ч1гу > 1аосгор1с При его использовании появляется окно Сопс)исс1ч1гу гог Магегта1 Мипйэег 1 (рис. 211). После этого необхолимо заполнить поле с меткой КХХ значением коэффициента теплопроводности для изотропного тела. Окончание ввода необходимо подтвердить нажатием кнопки ОК или отказаться от ввода нажатием кнопки Сапсе1. Рнс. 211.
Окно определения теплопроводиости для изотропиого материала Замечание! Если коэффициент не зависит от температуры, то нет необходимости заполнять попе товрогагигае. 248 Тело с ортотропной теплопроводностью Тело называется ортотроцным, если оно имеет три различные значения теплопроводности но разным направлениям. Для этого необходимо определить значения всех коэффициентов, используя пункт в окне реНпе Магег1а1 Иос1е1 Ве1лазг1ог Масег1а1 Мос1е1в йога12айэ1в > Техзаа1 > Сопс1исс1зг1су > Огг1зоггор1с При его активизации появляется окно Сопс1исс1зг1йу Еог Иагег1а1 Мипл1эег 1 грие. 212). После этого необходимо заполнить поля с метками ККХ, КТТ, КЕЕ, соответствующие вводу коэффициентов теплопроводности для ортотропного тела. Окончание ввода необходимо подтвердить нажатием кнопки ОК или отказаться от ввода нажатием кнопки Сапсе1. Рис.
212. Окно определения характеристик теплепроводностн ортогропного материала: КЗСК вЂ” поле авода значений коэффициента теплопроводности в элел~енте в Ох-направлении; ктт — поле ввода значений коэффициента теплопроводности в элементе в ОУ-направлении; КЕ — поле ввода значений коэффипиента теплопроводности в элементе в 02-направлении; дас последние буквы в метках коэффициентов обозначают направления, вдоль которых действуют данные значения 249 Замечание! Если коэффициенты не зависят от температуры, то нет необходимости заполнять поле темреяасякеа. ЗАДАЧИ МЕХАИИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА Основные понятия Механические свойства материалов Обычные детали гтвердые тела) обладают комплексом свойств: тепловымн, механическими и др.
В этом разделе рассмотрим механические свойства материала. Различные материалы ведут себя по-разному при различных уров. нях нагрузки, т.е. в каком-то диапазоне напряжений определенный материал ведет себя как линейно-упругий, в другом диапазоне он деформируется пластически и т.д. (различия будут рассмотрены ниже). В то же время, другой материал может практически во всем диапазоне нагрузок вес. ти себя как нелинейно-упругое тело.
Если прн этом учесть, что границы диапазонов меняются в зависимости от температуры, то становится очевидным, что установить универсальный закон деформирования для всех материалов невозможно. С другой стороны, все эти особенности поведения материалов привели к тому, что в настоящее время применяются различные модели для описания связи напряжений и деформаций при различных условиях, Следует отметить, что при решении задач механики сплошной среды, инженер часто отвлекается от неоднородности материала. Это оправдано тем, в подавляющем числе практических задач представляет интерес не поведение каждой молекулы (атома), а общее состояние тела.
Инженер, заранее зная, что именно ему необходимо исследовать для какой-либо конструкции в рамках реального диапазона нагрузок, делает предположение о характере деформирования ее элементов. И таким образом выбирает, какая физическая модель деформирования будет использоваться. Прн этом для получения конкретного результата, инженер должен определить численные значения ряда физических параметров, характерных для выбранной модели. Кратко рассмотрим основные возможности А)ч)ЗУБ при использошнии тех или иных моделей и способов задания соответствующих констант.
Понятие о тензаре напряжений Как известно из курса сопротивления материалов, детали меняют свои размеры и форму (деформируются) под действием внешних сил. В них возникают внутренние усилия, величина и распределение которых зависит от действующей нагрузки и геометрической формы тел. Рассмотрим деталь произвольной формы, находящуюся в равновесии, под действием внешних нагрузок 1рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
