Surface film condition(曲面薄膜狀態)
接著我們要加上曲面對流的邊界條件.
w16-Surface film condition.avi
1. 在模型樹中的 Interactions 上快點兩下來製作一個新的互動(interaction).
2. 在 Create Interaction 對話框中, 選取 Surface film condition 作為互動類型
要分析模擬這個零件的熱反應, 需要使用一個熱傳遞(heat transfer)的分析步. 1. 在模型樹中的Steps上快點兩下來製作一個新的分析步. 2. 在 Create Step 對話框中, 選取 Heat transfer 做為分析步的類型然後用以下的 參數來製作一個暫態的熱傳遞分析步: • 描述說明(Description): Thermal analysis • 整個分析時間(Total time period) = 200 • 時間增量之最大數量(Max. number of increments allowed) = 100 • 初始增量值(Initial increment size) = 1 • 停止分析步之最小溫度變動率 = 0.5 • 每個增量中所允許之最大溫度變動率= 10 3. 使用其預設之 ODB 輸出資料項. 設定restart frequency 為 5.
plasticProps.inp 檔中讀進這些資料
將此選項打開
在這裡按下 滑鼠右鍵
Figure W16–8 Reading plastic material properties from a file.
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此邊緣用來指示為草圖的 水平方向及草圖的上方
選這個面作 為草圖平面
切除方向
Figure W16–2 First extruded cut.
7. 如圖 W16–3 中所示畫出此拉伸切除所要使用的外型, 然後在圖形區中, 按下滑鼠 中鍵完成此動作並在提示區中按下 Done 按鈕來繼續.(如果使用的是兩件的 滑鼠的話可以同時按下兩個鍵得到相當於中鍵的效果) 在 Edit Cut Extrusion 對話框中, 選取如圖W16–2 中所示的切除方向還有選取終端狀態(end condition)為Through All.
Importing and defeaturing the part(匯入零件以及去除某些特徵)
1. 從../IntroClass workshops/heatTransfer 目錄中執行 ABAQUS/CAE
w16-Importing and
程式.
defeaturing the part.av 2. 從上方的下拉功能表中選取 File→Import→Part功能選項.
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W16.8
2. 從上方的下拉功能表中選取Tools→Partition 功能選項. 在 Create Partition 對 話框中, 選取 Cell 作為分割類型以及選用Extend face 作為分割方法. 將如圖 W16–12 中所示的區域分割開. 使用圖中反白的面來延伸做分割.
Extend this face
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W16.2
6. 在這個分析中我們只要使用四分之一的對稱模型就好. 從上方的下拉功能表 中選取 Shape→Cut→Extrude 功能選項做兩次拉伸切除(extruded cuts)的動作. 第一次的切除動作選取如圖 W16–2 中的反白的面(face)做為拉伸切除的平面. 然後選取如圖中所示的上方的圓形邊緣作為此草圖的水平方向以及草圖的上 方(在提示區中切換選項).
接著要製作有限元素網格. 我們不要為了要全部做成六面體元素網格, 而來做複雜的 分割, 只要做成幾個簡單的分割將此零件分成幾個六面體元素區與四面體元素區就 好. ABAQUS/CAE 會自動在網格不一致的地方加上所需要的 tie(綁縛)拘束.
1. 在模型樹中將 Instances 之下的 pipe_int-1 展開, 在其中的 Mesh 上快點兩下.
4. 如圖 W16–11 所示為管內璧製作一個薄膜狀態(film condition). 設定其薄膜係 數(film coefficient)為 1200 W/m2·s·°C. 以及溫度降(sink temperature)為1°C, 並 使用稍早為溫度降而做的振幅曲線Amp-1. 溫度降的值是你所指定的值跟振 幅曲線的值得乘績.
3. 然後在圖形區按住滑鼠鍵拖曳過整個圖形區將整個模型選取起來. 按下提示 區中的 Done 按鈕.
4. 在 Edit Field 對話框中, 輸入 20°C 作為初始溫度的 Magnitude.
w16-Partitioning and
Partitioning and meshing the part(將零件分割與建網格) meshing the part.avi
Workshop 16
相交叉管的熱應力分析
Introduction(簡介)
這個練習中將會講到圓柱管交叉處的熱應力分析. 圓管整個是放在一種液體中同時 管子裡又填滿了另一種液體. 圓管跟外圍的液體之間的交互影響(Interaction)在模型 中是使用曲面對流的設定來模擬它. 管內液體所導致的壓力則是使用壓力負載來模 擬它. 這個例子中, 熱跟機械性的反應都要考慮. 我們預計這個零件的機械行為只會 極微弱的影響到其熱反應的行為. 所以接下來我們要做熱應力分析. 首先把熱應力分 析的模型製作出來, 同時這也是結構分析模型的基礎. 在結構分析模型中有兩個分析 步並且將會在其中說明 ABAQUS 中的 restart (接續計算)的用法. 其中的熱應力分析 也會用 ABAQUS/Explicit 再做一次. 因為對稱的關係這個模型我們只做其四分之一 就好.
此模型中使用的單位是 SI 制(公制單位)(kg, m, s, N, °C). 這些管子是用典型的工業 用鋁合金所製造的. 我們假設材料在製造過程中的硬化是等向的. 還有材料中的相依 於溫度的塑性流變應力關係也會一併考慮.
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Figure W16–11 Surface for inner film condition.
Initial conditions(初始狀態)
這些管子一開始是處於室溫(20°C).
w16-Initial conditions.avi
1. 在模型樹中的Fields上快點兩下.
2. 在 Create Field 對話框中, 將分析步設到 Initial, 類別欄則設成 Other, 還有類 型設成 Temperature. 按下 Continue 按鈕.
3. 在 Import Part 對話框中, 選取pipe_int.sat 檔案然後按下 OK按鈕.
4. 在 Create Part from ACIS File對話框中, 查看這個幾何物件的一些基本訊息 然後按下 OK 按鈕來將它匯進來.
5. 這個模型的幾何外型如圖 W16–1 中所示.
Figure W16–1 Initial part geometry.
W16.5
1. 在模型樹中的 Materials 上快點兩下來製作一份新的材料. 將此材料取名為 aluminum, 並輸入以下的 Thermal 性質: • 隨溫度變動的熱傳導率(conductivity): 204 W/m°C at 0°C 225 W/m°C at 300°C • 比熱(Specific heat) = 880 J/kg°C • Inelastic heat fraction = 0.0 (在 ABAQUS/Explicit 分析時才會用到) • 密度(Density) = 2700 kg/m3
2. 加上以下這些Mechanical (機械類)性質.(這些性質在接下來的應力分析中將 會被使用到.) • 彈性係數(Modulus of elasticity) = 6.9E10 Pa • 浦松比(Poisson's ratio) = 0.33 • 熱膨脹係數(Coefficient of thermal expansion) = 8.42E-5 • 隨溫度變動的塑性性質: 這些性質可以從 ASCII 文字檔中讀進來. 將Use temperature-dependent data 選項打開, 如圖 W16–8 所示, 然後在圖中所指的資料欄位處按下滑鼠 右鍵. 從所彈出的可用選項中, 選取 Read from File. 從
W16.6
3. 製作一份均質的實體剖面性質(homogeneous solid section)取名為 aluminumSection, 並將之指定給這個零件.
4. 將零件 pipe-int 以 independent 的方式組到組裝中.
w16-Analysis
Analysis procedure and output(分析過程跟輸出資料) procedure and output.
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W16.7
3. 在內璧的流體溫度是與時間相關的. 所以, 需要一條振幅曲線來描述溫度的歷 程. 在模型樹中的Amplitudes上快點兩下. 使用其預設的 Tabular 類型, 並按一 下 Continue 按鈕. 輸入薄膜溫度降的振幅點資料 (0, 20), (10, 400), 還有 (200, 400) 到表中. 然後按下 OK 按鈕.
Figure W16–3 Shape of the first cut.