SolidWorks Simulation有限元分析的材料属性定义与截面剖视图解析

建立研究

单击“新算例”按钮，打开“新算例”对话框。定义名称为“热力分析”；分析类型为“热力”，如图9-110所示。

在SolidWorks Simulation模型树中新建的“热力分析”右击，单击“属性”，打开“热力”对话框，设置解算器为“FFEPlus”，并选择求解类型为“稳态”，如图9-111所示，即计算稳态传热问题。单击“确定”按钮，关闭对话框。

选择命令“Simulation”→“材料”→“应用材料到所有”，打开“材料”对话框。选择“选择材料来源”为“自定义”，在右侧的材料属性栏目中定义弹性模量E=2×10⁸Pa，泊松比为0.3，热导率KX为52W/m·K，热膨胀系数为1.42e-005K，如图9-112所示。

图9-110 定义算例

图9-111 设置热力研究属性

图9-112 设置冷却栅管的材料

单击“应用”按钮，关闭对话框。

建立约束并施加载荷

单击“压力”按钮，打开“压力”属性管理器。选择施加压力的类型为“垂直于所选面”；单击图标右侧的显示栏，在图形区域中选择冷却栅管的内侧面；在“压强值”栏目中设置压力为6890000N/m²，具体如图9-113所示。

单击“确认”按钮，完成“压力-1”载荷的创建。

图9-113 设置压力参数

图9-114 设置管道内流体对流参数

单击“确认”按钮，完成“对流-1”热载荷的创建。

单击“对流”按钮，打开“对流”属性管理器。单击图标右侧的显示栏，在图形区域中选择冷却栅管的外部三个侧面作为对流面；设置对流系数为25W/m²·K，总温度为312K，具体如图9-115所示。单击“确认”按钮，完成“对流-2”热载荷的创建。

图9-115 设置管道外空气对流参数

单击菜单栏中的“Simulation”→“载荷/夹具”→“夹具”命令，弹出夹具”属性管理器，在“高级”下拉菜单中选择夹具类型为“对称”，单击图标右侧的显示栏，在图形区域中选择冷却栅管的上端面作为对称约束，如图9-116所示。

图9-116 设置管道上下端面的对称约束

单击“确认”按钮，完成“夹具-1”的创建。(https://www.xing528.com)

划分网格并运行

单击“生成网格”按钮，打开“网格”属性管理器。保持网格的默认粗细程度。

单击“确认”按钮，开始划分网格，划分网格后的模型如图9-117所示。

单击“运行”按钮，SolidWorks Simulation则调用解算器进行有限元分析。

观察结果

双击模型树中“结果”文件夹下的“热力１”图标，则可以观察冷却栅管的温度分布图解，如图9-118所示。

图9-117 划分网格后的模型

图9-118 冷却栅管的温度分布云图

单击菜单栏中的“Simulation”→“结果工具”→“截面剪裁”命令，打开“截面”属性管理器。选择“前视基准面”作为参考实体,其他选项如图9-119所示。

图9-119 截面裁剪选项

图9-120 视图定向快捷菜单

单击“确认”按钮，从而以“前视基准面”作为截面剖视图解。

单击“探测”按钮，或右击“结果”文件夹下的“热力１”图标，在弹出的快捷菜单中选择命令“探测”。

单击前导视图中的“视图定向”按钮，打开视图定向快捷菜单，如图9-120所示。在对话框中选择“前视”，从而以“前视”视图方向观察模型。

图9-121 选择节点

在图形区域中沿冷却栅管的半径方向依次选择几个节点作为探测目标，这些节点的序号、坐标及其对应的温度都显示在“探测截面”对话框中，如图9-121所示。

单击“图解”按钮，可以观察随冷却栅管半径的温度分布曲线，如图9-122所示。

图9-122 温度梯度曲线