基于Simcenter 3D的结构稳态热变形分析方法

基于Simcenter 3D的结构稳态热变形分析方法

作者:周涛   审校:冒小萍

适用版本:NX/Simcenter 3D 7.5以上版本

基于Simcenter 3D的结构稳态热变形分析方法

零件在受热时由于温度分布不均会产生一定的热变形,可能会影响装配工艺,甚至影响零件本身的力学性能。

热应变分析可以是稳态的,也可以是瞬态的,这取决于温度分布的形式,本文先从稳态热应变分析着手。温度分布的结果来自于热力学软件的计算结果,可以使用Simcenter 3D,也可以使用ansys、abaqus等软件,本文的操作全部基于Simcenter 3D。操作可分为两个步骤,先计算热力学分析,求解出温度分布;再将温度映射到结构上,进行热变形分析。

具体步骤
基于Simcenter 3D的结构稳态热变形分析方法

创建好有限元模型后,在sim文件中创建一个解算方案,名称为“THERMAL”,分析类型选择“热”,解算类型选择“SOL153稳态非线性传热”,点击创建解算方案,再点击确定。

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图1

基于Simcenter 3D的结构稳态热变形分析方法

施加热载荷和热边界,本文中的热分析过程以演示流程为主,所以仅施加了一个热约束和对流,计算出简单的温度分布。实际工作中读者可以根据真实的情况来计算稳态热分布。计算结束后得到op2结果文件,保存待用。

基于Simcenter 3D的结构稳态热变形分析方法
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图2

基于Simcenter 3D的结构稳态热变形分析方法

在sim文件中创建一个解算方案,名称为”STRUCTURE”,分析类型选择“结构”,解算类型选择“SOL101线性静态-全局约束”,点击创建解算方案,再点击确定。

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图3

基于Simcenter 3D的结构稳态热变形分析方法

先创建一个固定约束。再右击“subcase”下方的“载荷”,新建“温度集”,用于映射温度。

基于Simcenter 3D的结构稳态热变形分析方法
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图4

基于Simcenter 3D的结构稳态热变形分析方法

点击创建载荷类型中的温度,类型选择“温度-外部时间无关”,文件类型选择“Nastran温度”,并指定上一步求解出来的温度结果,点击确定。此时温度结果就映射到了结构网格上,点击确定。

基于Simcenter 3D的结构稳态热变形分析方法
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图5

基于Simcenter 3D的结构稳态热变形分析方法

右击“STRUCTURE”,求解,即可得到基于温度分布的热变形结果。

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Simcenter3D为西门子工业软件公司倾力打造的新一代仿真平台。Simcenter3D为3DCAE提供统一、可扩展、开放且可伸缩的环境,而且连接到设计、1D仿真、测试和数据管理。Simcenter3D将一流几何体编辑、关联仿真建模以及融入行业专业知识的多学科解决方案完美结合,加快仿真过程。快速准确的解算器支持结构分析、声学分析、流体分析、热学分析、运动分析、复合材料分析以及优化和多物理场仿真。Simcenter3D可作为环境使用。它还可以完全集成NX,提供独立的CAD/CAE模拟环境。
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