有限元分析实2.ppt

第六章 有限元方法应用举例 6.1. 热分析;求解传热问题的两个基本方程 (1) 热传导方程;(2) 能量守恒方程;6.1.1. 稳态热分析 主要用于求解因稳定热载荷引起的对象温度、热梯度、热流率、热流密度等参数的分布及变化等问题。 同时，稳态热分析的结果也可用作确定瞬态热分析的初始条件，例如：工件热处理。;稳态热分析实例;空气 70oF;空气 70 oF;6.1.2. 瞬态热分析 主要用于求解与时间相关的温度场变化、热应力和相变化等问题。 非线性问题，增量法求解。 载荷步的选取非常重要。通常可将载荷－时间曲线上的每一个拐点作为一个载荷步。;瞬态热分析实例;铜、铁和水的热物性;划分网格和加载初边值条件;分析结果;相变问题 铸件凝固（相变区温度分布、整个相变所需时间、铸模热效应等） 热处理（相变、组织等） 焊接冶金（焊缝及焊接热影响区的相变问题） 结晶过程分析 金属基粉末冶金零件的烧结; 物体在相变时会吸收或释放热量（相变潜热）。如果用材料随温度变化的热焓来表示相变潜热，则有; 利用相变潜热和热扩散、热传导、热对流、热容等热参数，以及相变过程中的质量守恒、能量守恒、动量守恒等原理便可求解与相变有关的问题。;动量守恒方程;实例1：在一个绝缘固体上覆盖有一厚度为 a 的薄层液体，其中，Ts T0； 求液固转变时，相变区温度的变化。;已知条件：;Temperature Distribution at Time = 501 Seconds;Temperature History of Solidification;实例2：铸件凝固 其中，钢件与砂型铸模之间通过传导传热，而铸模与环境空气之间则通过对流传热。 求凝固过程中体系的温度变化。;建模、划分网格、加载边界条件和初始条件;铸件凝固过程中的热焓变化;铸件冷却曲线;凝固过程中的热传递与温度变化;液态金属凝固过程;6.2. 结构分析;Material Properties;Test;求解因材料蠕变而引起应力松弛问题 蠕变－－应力恒定，应变随时间增加；松弛－－应变恒定，应力随时间减小。;Experiment;求解超弹性问题 已知：一个橡胶圆柱体夹在两个刚性板之间，其中上板向下移动?max距离。 求解：圆柱变形状况，以及载荷与位移关系;Material Properties;橡胶柱的超弹变形分析结果;橡胶柱变形过程中的力和位移关系;求解复合材料梁的弯曲问题 已知：一根由两种材料构成长为L宽为W的梁，一端固定，另一端受到力矩Ms的作用；同时，环境温度由Tref均匀地上升到T0。 求解：自由端在Z方向上的位移 自由端上下两表面的X方向应力;单元划分;Z方向的位移;上下表面的应力;SHELL99 model;求解断裂力学问题 已知：长板中央有一条裂纹 求解：强度因子K1;物性及边界条件;分析结果(裂纹附近应力分布);分析结果(强度因子K1)比较;求解非线性瞬态问题;物性和边界条件：;80?s结束时铜弹的形状;铜弹变形过程仿真;铜弹接触壁面后80?s内速度的变化(速度负值表示方向与Y轴相反);;沿粗实线设置温度（40°C）边界条件;分析结果;金属塑性变形;分析结果：成型过程;分析结果：应力变化及分布;塑料材质：Lupolen 1810 D，熔体温度：220?C，模温：40?C;熔体充模时间;塑件表面的分子链取向;模腔压力变化; 材料体成形模拟;铝合金砂型铸造 材料： Al-7%Si-0.3%Mg。 边界条件： 铸型温度25oC 浇注温度730oC 浇注速度1m/s 界面热传导系数500w/m2.K;铸件凝固时间;铸件凝固过程