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压力容器分析设计技术博客

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基于ANSYS Workbench的多温度工况分析  

2013-10-09 14:52:53|  分类: ANSYS Workbench |  标签: |举报 |字号 订阅

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 1. 多温度工况分析

    压力容器分析设计也时常涉及热分析,普通单工况的热分析中杨氏模量按工作温度或设计温度查取后直接输入即可。在多温度工况下的分析中,材料的杨氏模量因工况而异,可采用参数化分析,杨氏模量随温度而变。这种情况下,需要先把各个温度下的杨氏模量数据都输入,见图1。参数化数据列表参见图2.

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图1 14Cr1Mo的-40~550℃间的杨氏模量
 
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 图2 包括温度在内的24中工况下的参数化输入数据
 
 
2.参考温度   
     此类分析涉及到参考温度的设定,见图3。参考温度(Reference Temperature):是没有定义初始温度(参见第3节)的时候,在分析的第一个子步给模型施加的一个均匀温度场的温度;参考温度主要用于热应力分析的参考基准,因为求热应力需要先求温度差,求温度差就需要这个参考温度作为减数。以下对参考温度做个简单介绍。

基于ANSYS Workbench的多温度工况分析 - Kenny Shen - 压力容器分析设计技术博客

图3 参考温度的设定位置
        默认的参考温度取自环境温度(By Environment),求解时读取。这意味着参考温度在不同的求解中是可以改变的。参考温度也可以针对体(body)来指定,对每一个求解都是恒定的(By Body)。通过By Body来选取将使参考温度值域用来指定体的参考温度。理解到以下这点很重要:任何通过By Body来设定的值将仅仅设定体的参考温度,而不会导致体存在于那个温度(不像环境物体上的环境温度输入,可以设定体的温度)。
      注1:通过By Environment选取可以在分析过程中使体存在于那个温度,但通过By Body只能影响参考温度。所以,如果环境温度和体具有不同的指定值,那么即使没有其它的热载荷加载,也会发生热膨胀效应。      

注2:如果材料密度与温度有关,那么Details view重显示的质量可以按体的温度或22℃计算。所以,当参考温度为环境温度时,求解过程算得的质量可以和显示的值不同。 

注3:当材料非线性效应关闭时,在创建ANSYS求解输入时,热导率、比热和热膨胀的值是按参考温度检索的。
3.相关概念

初始温度(Initial Condition):是对相应节点施加的某一分析一开始用到的温度,只在开始有效,后面将被实际计算所得的温度替代;初始温度仅对分析的第一个子步有效,而设定节点温度将保持贯穿整个瞬态分析过程,除非删除些约束。

        均匀温度(Uniform Temp):在热分析中,均匀温度与初始温度、参考温度作用相同。如果初始温度场是均匀的,三者都可以;如果不均匀,就要定义初始温度(不同的节点定义不同的初始温度);在结构分析/热应力分析中,均匀温度与参考温度的作用相同,由其确定材料的热相关性质(线膨胀系数)。
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