玩具制造仿真软件：SIMULIA二次开发_（11）.热力学仿真与温度场分析.docx

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热力学仿真与温度场分析

在玩具制造过程中，热力学仿真是一个至关重要的环节。玩具材料的热性能直接影响到产品的质量和安全性，尤其是在涉及塑料、金属和其他复合材料的制造过程中。热力学仿真的目的是模拟玩具在制造和使用过程中的温度变化，从而预测和优化材料的性能、成型过程和最终产品的热稳定性。本节将详细介绍如何使用SIMULIA软件进行热力学仿真和温度场分析，包括模型的建立、材料属性的设置、边界条件的定义、求解设置以及结果的后处理。

1.建立热力学仿真模型

在SIMULIA软件中，建立热力学仿真模型的第一步是创建几何模型。几何模型可以是简单的二维平面或者复杂的三维实体，具体取决于玩具的形状和结构。SIMULIA支持多种几何建模方式，包括直接在软件中建模、导入外部CAD模型等。

1.1几何模型的创建

直接建模

如果玩具的几何形状简单，可以直接在SIMULIA中使用几何建模工具创建模型。以下是一个简单的例子，创建一个立方体模型：

#导入SIMULIAAPI

fromabaqusimport*

fromabaqusConstantsimport*

#创建一个模型数据库

mdb=openMdb(name=ToyModel.cae)

#创建一个模型

toyModel=mdb.Model(name=ToyModel)

#创建一个立方体几何模型

toyPart=toyModel.Part(name=ToyPart,dimensionality=THREE_D,type=DEFORMABLE_BODY)

toyPart.BaseSolidExtrude(sketch=None,depth=10.0,

point1=(0.0,0.0,0.0),point2=(10.0,10.0,0.0))

导入外部CAD模型

如果玩具的几何形状复杂，可以使用其他CAD软件（如SolidWorks、AutoCAD等）创建模型，然后导入到SIMULIA中。以下是一个例子，导入一个STP格式的CAD模型：

#导入外部CAD模型

toyPart=toyModel.Part(name=ToyPart,dimensionality=THREE_D,type=DEFORMABLE_BODY)

toyPart.ImportGeometry(fileName=ToyGeometry.stp,format=STEP,scale=1.0)

1.2网格划分

在热力学仿真中，网格划分的精度直接影响到仿真的准确性和计算效率。SIMULIA提供了多种网格划分方法，包括自动网格划分和手动网格划分。以下是一个例子，进行自动网格划分：

#进行自动网格划分

toyMesh=toyPart.Mesh(seed=1.0,technique=FREE,elemShape=TET)

对于复杂的几何模型，手动网格划分可以提供更精细的控制。以下是一个例子，手动设置网格划分参数：

#手动设置网格划分参数

toyMesh=toyPart.Mesh()

toyMesh.PartitionCellByExtrudeFace(cells=toyPart.cells,extrudeFaces=toyPart.faces,

line=toyPart.edges[0],sense=FORWARD)

toyMesh.seed.seedEdgeByBias(biasMethod=DOUBLE,end1Edges=toyPart.edges,

ratio=1.5,number=10,constraint=FINER)

2.设置材料属性

在热力学仿真中，材料属性的设置至关重要。SIMULIA支持多种材料模型，包括线性弹性材料、非线性材料、热膨胀材料等。以下是一个例子，设置塑料材料的热膨胀系数：

#设置材料属性

plasticMaterial=toyModel.Material(name=PlasticMaterial)

plasticMaterial.ThermalExpansion(type=ISOTROPIC,zero=0.0,temperatureDependency=ON,

dependencies=0,table=((1.2e-5,20.0),(1.2e-5,100.0)))

对