LAB5MIN (1050950)
Текст из файла
Разработчик: Сметанников Олег Юрьевич, доц. каф. ВМиМ, ПермГТУ
Затвердевание слитка
| Наименования продуктов ANSYS, в которых данный пример может быть выполнен |
|
| Дисциплина | Теплопроводность |
| Тип анализа | Нелинейный, нестационарный |
| Демонстрируются | Твердотельное моделирование, проводимость, конвективный теплообмен. Фазовый переход, выделение, автоматический выбор шага по времени, нестационарное постпроцессирование. |
Постановка задачи
Длинный слиток, поперечное сечение которого показано на рисунке, после отливки в песчаную форму остывает вместе с ней на воздухе. Решается задача нестационарной теплопроводности с условиями 3 рода на границе песок-воздух. Процесс охлаждения отслеживается на протяжении 3 часов.
Свойства материалов:
Единицы измерения: д - дюйм, ч - час, F - градусы по Фаренгейту.
Песок: теплопроводность (KXX) - 0.025; плотность (DENS) - 0,054; теплоемкость (С) - 0,28; (ENTH - энтальпия);
Сталь:
| T, F | 0 | 2643 | 2750 | 2875 |
| KXX | 1.44 | 1.54 | 1.22 | 1.22 |
| ENTH | 0 | 128.1 | 163.1 | 174.2 |
Начальные условия: Сталь Т=2875 F; песок Т=80.
Условия теплообмена: коэффициент теплоотдачи на границе песок - воздух - 0.014; температура окружающей среды - 80.
Гипотезы: Вследствие большой протяженности слитка в одном направлении решается плоская задача. В силу симметрии поперечного сечения (см. рис.) рассматривается только половина области. Свойства песка – постоянны, теплопроводность и энтальпия материала слитка (стали) зависимы от температуры и задаются в виде таблицы. Изменение энтальпии отражает поглощение тепла во время затвердевания материала.
Поэтапное решение
Подготовка данных
1. Заголовок (не путать с именем задачи)
U_M: File Change title
1.1. Casting
1.2. OK
2. Фильтры
M_M: Preferences
2.1. Thermal (выбран термический анализ; в главном меню будут доступны только пункты, относящиеся к данному типу расчета)
-
OK
3. Выбор типа элемента
M_M: Preprocessor Element Type Add/Edit/ Delete
3.1 Add
3.2. Solid - в Library of...
3.3. 8 node 77
3.4. OK
3.5. Close - выбран плоский восьмиузловой четырехсторонний элемент.
4. Свойства материалов
для песка:
M_M: Prep Mater props - Constant - Isotropic
4.1. OK - (материал №1)
4.2. Ввод 0.054 в Dens
4.3. Ввод 0.025 в KXX
4.4. Ввод 0.28 в С
4.5. OK
Установка табличной зависимости свойств от температуры для стали:
Таблица температур:
M_M: Prep Material props - Temp dependent - Temp table
4.6. Ввод 0 в Т1
4.7. Ввод 2643 в Т2
4.8. Ввод 2750 в Т3
4.9. Ввод 2875 в Т4
4.10. OK
Таблицы значений параметров.
Теплопроводность:
M_M: Prep Material props - Temp dependent - Prop table
4.11. Выбрать Th conductivity в Lab -
4.12. Выбрать KXX
4.13. Ввести в Mat (номер материала) 2
4.14. Ввод 1.44 в С1
4.15. Ввод 1.54 в С2
4.16. Ввод 1.22 в С3
4.17. Ввод 1.22 в С4
4.18. Apply
Энтальпия:
4.19. Выбрать Enthalpy в Lab
4.20. Ввести в Mat (номер материала) 2
4.21. Ввод 0 в С1
4.22. Ввод 128.1 в С2
4.23. Ввод 163.8 в С3
4.24. Ввод 174.2 в С4
4.25. OK
5. Отображение свойств материалов в виде графика.
M_M: Prep Material props - Temp dependent – Graph
Теплопроводность:
5.1. Выбрать Th conductivity в Lab
5.2.Выбрать KXX в правом окне
5.3. Ввести в Mat (номер материала) 2
5.4. OK (любуемся графиком)
далее - обратно в Graph
Энтальпия:
5.5. Выбрать Enthalpy в Lab
5.6. Ввести в Mat (номер материала) 2
5.7. OK
T_B: Save_db
6. Начало создания исследуемой области методом «снизу-вверх».
Генерация ключевых точек (keypoints) в углах области:
M_M: Prep - Modeling - Create Keypoints In active CS
6.1. Ввести в NPT (номер точки) 1
6.2. Ввести соответственно X,Y,Z (координаты точки) 0,0,0
6.3.Apply
6.4. Ввести в NPT (номер точки) 2
6.5. Ввести соответственно X,Y,Z (координаты точки) 22,0,0
6.6. Apply
6.7. Ввести в NPT (номер точки) 3
6.8. Ввести соответственно X,Y,Z (координаты точки) 10,12,0
6.9. Apply
6.10. Ввести в NPT (номер точки) 4
6.11. Ввести соответственно X,Y,Z (координаты точки) 0,12,0
6.12. OK
Просмотр заданных точек с отображением номеров
U_M: Plot controls Numbering
6.13. Нажать KP (включить нумерацию точек)
6.14. Нажать Area (включить нумерацию областей)
6.15. OK
Перемещение символа начала координат в левый верхний угол графического окна:
U_M: Plot ctrls Window controls Window options
6.16. Выбрать [/Triad] (внизу) - At fop left
6.17. OK
7. Создание части области по точкам:
M_M: Prep Modeling Create - Areas - Arbitrary Through KPs
7.1. Отметить указателем мыши КТ с первой по четвертую.
7.2. OK
T_B: Save_db
Область для стали:
M_M: Prep - Modeling - Create - Areas - Rectangle By dimensions
7.3. Ввести Х1=4, X2=22
7.4. Ввести Y1=4, Y2=8
7.5. OK
«Перекрытие» областей (overlap). Данная операция разделяет пересекающиеся части существующих областей.
M_M: Prep - Modeling - Operate -Booleans - overlap Areas
7.6. Выбрать All (все области)
Удаление “аппендикса”.
M_M: Prep - Modeling - Delete Areas&Below
7.7. Отметить площадь А3
7.8. OK
8.Разбивка конструкции на элементы:
Выбор среднего размера стороны элемента:
M_M: Prep Meshing - Shape & Size - Manual size - Global - Size
8.1. Ввести 1.5 в Size
8.2. OK
Разбивка на элементы области, занятой песком:
M_M: Prep Meshing - Mesh -Areas - free
8.2. Отметить А5
8.4. OK
Выбор других свойств материала (сталь) для последующего разбиения на КЭ:
M_M: Prep Meshing - Attributes Default attributes
8.5.Ввести в Mat (номер материала) 2
8.6. OK
U_M: Plot Areas
M_M: Prep Meshing - Mesh -Areas - free
8.7. Отметить А4
8.8. OK
Выделение различных типов материалов разным цветом
U_M: Plot controls Numbering
8.9. В Elements & Attributes numbers выбрать Material numbers
8.10. В [/NUM] выбрать Colors only
8.11. OK (любуемся)
T_B: Save_db
Расчет.
9. Назначение типа анализа
9.1. Выбрать Transient (нестационарная теплопроводность)
-
OK
10. Начальные условия
Начальная температура слитка. Задается в узлах, принадлежащих слитку, для чего они предварительно выделяются командой Select:
U_M: Select Entities
10.1. OK
10.2. Выбрать Box
10.3. Рамкой выделить узлы слитка (сталь)
10.4. OK
U_M: Plot Replot
Ввод начальной температуры.
M_M: Solution - Loads - Apply Initial Condition Define
10.5. Pick All (во всех выделенных узлах)
10.6. Выбрать Temp в Lab
10.7. Ввести 2875 в Value
10.8. OK
Аналогичная операция – для песчаной формы:
U_M: Select Entities
10.9. Invert (выделили невыделенные узлы и наоборот)
10.10. Cancel
U_M: Plot Replot
M_M: Solution - Loads - Apply Initial Condition Define
10.11. Pick All
10.12. Ввести 80 в Value
10.13. OK
Выделить все: U_M: Select Everything; T_B: Save_db
11.Условия теплообмена на границах
U_M: Plot Lines
M_M: Solution - Loads - Apply Thermal - Convection On lines
11.1. Отметить три линии на внешней границе песок - воздух
11.2. OK
11.3. Ввести VALI=0.014 (коэффициент теплоотдачи)
11.4. Ввести VAL2I=80 (температура воздуха)
11.5. OK
12. Установка длительности процесса, величины шага по времени и других параметров квазистационарной задачи.
Для времени наблюдения (3 часа) устанавливается автоматический, переменный временной шаг
M_M: Solution - Load step options - Time / Frequency Time & Time step
12.1. [TIME]=3
12.2. [DELTIM]=0.01 (рекомендуемый шаг)
12.3. [KBS]- stepped (граничные условия постоянны во времени)
12.4. [AUTOTS]- ON
12.5. [DELTIM]=0.001 (минимальный шаг)
12.6. Max time step size = 0.25 (максимальный шаг)
12.7. OK
M_M: Solution - Load step options - Time / Frequency Time integration
12.8. THETA =1
12.9. OK
13. Установка параметров вывода
M_M: Solution - Load step options - Output controls DB / Results file
13.1. Нажать Every substep для FREQ (результаты счета сохраняются на каждом временном шаге)
13.2. OK
T_B: Save_db
14. Расчет
M_M: Solution Solve - Current LS
Анализ результатов.
15. Подключение постпроцессора и задание параметров просмотра
M_M: Time/History Postproc
U_M: Plot Controls Numbering
15.1. Node numbers On (включить нумерацию узлов на экране)
15.2. [/NUM] Colors & Numbers
15.3. OK
U_M: Plot Elements
Выделим узел, примерно соответствующий центру плоскости симметрии (см. рисунок). Координаты центра (16,16,0)
U_M: Parameters Scalar parameters
15.4. В Selection набираем cnt_pt=node (16,16,0)
15.5. Accept
15.6. Close
M_M: Time/History Postproc Define variables
15.7. Add
15.8. OK (добавляем новую переменную)
15.9. Вводим cnt_pt node
15.10. Center Name
15.11. OK
15.12. Close
16.Построение диаграммы температура - время для выбранной точки
M_M: Time history Postprocessor Plot
16.1. 2 NVAR1
16.2. OK
4
Представительство CAD FEM GmbH в СНГ: 107497, Москва, Щелковское шоссе, 77, офис 1703Тел: (095) 468-8175 Тел.\Факс: (095) 913-2300 e-mail: cadfem@online.ru
Филиал в Перми: 614000, Пермь, Комсомольский пр., 29-a,
Пермский государственный технический университет, каф. Вычислительной математики и механики.
Тел: (342) 127-193, 391-970, 391-564 e-mail: truf@icmm.ru
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
