三角形热源模型的分析方法

图8-42 “Resume Database”对话框

1.读取工件模型

选择Utility Menu＞File＞Resume From，弹出“Resume Database”对 话框，在“Resume Database From”下面的输入栏中输入“workpiece model.db”，如图8-42所示，单击“OK”，读取工件模型。

2.输入参数

选择Utility Menu＞Parameters＞Sca-lar Parameters，弹出“Scalar Parameters”对话框，依次输入“AP（磨削深度）=1.0E-4、B（砂轮宽度）=0.02、DS（砂轮直径）=0.2、E（热分配比）=0.62、ESIZE（单元尺寸）=4E-4、FT（切向磨削力）=85、VS（砂轮线速度）=45、VW（工件速度）=0.06、LC（接触弧长）=4.472135955E-03、QW（传入工件的热流密度）=35352234.7，如图8-24所示。

3.定义三角形热源模型公式

选择Utility Menu＞Parameters＞Functions＞Define/Edit，弹出如图8-43所示“Function Editor”对话框，“Function Type”选择“Single equation”，“（X，Y，Z）interpreted in CSYS”选择“11”。在“Result”等式后面输入热流密度计算公式“2∗Qw∗{Y}/lc”，该公式是在局部坐标系11下关于坐标Y的计算公式。选择File＞Save，输入公式文件名“heatflux”，单击“保存”保存公式文件。选择File＞Close，退出公式编辑对话框。

4.施加初始温度

选择Main Meun＞Solution＞Define loads＞Apply＞Thermal＞Temperature＞Uniform temperature，在弹出的对话框中，在“Lab”中选择“TEMP”，在“VAL-UE”中输入25，如图8-25所示，单击“OK”。

图8-43 “Function Editor”对话框

图8-44 “Create Local CS at Specified Location”对话框

5.设置求解选项

选择Main Menu＞Solution＞Analysis Type＞New A-nalysis，在弹出的对话框中选择“Transient”如图8-26所示，然后单击“OK”，接受默认设置，在弹出的对话框中单击“OK”。

6.输出控制

选择Main Menu＞Solution＞Sol’n Controls，在弹出的对话框中，在“Frequency”中选择“Write every Nth substep”，如图8-27所示，单击“OK”。

7.施加载荷及求解（三角形载荷）

1）创建局部坐标系。选择Utility Menu＞WorkPlane＞Local Coordinate System＞Create Lo-cal CS＞At Specified Loc+，弹出“Create Local CS at Specified Location”对话框，如图8-44所示。在“Ref number of new coord sys”中输入11，在“Type of coordinate system”中选择“Cartesian 0”，在“XC，YC，ZC Origin of coord system”中输入“0，0.02，0，”其他保持默认。单击“OK”关闭对话框，可以在软件图形界面上看到刚建立的局部坐标系11。

2）选择需要加载的节点。选择Utility Menu＞Select＞Entities，弹出“Select Entities”对话框如图8-45所示。在第一个选择框中选择“Nodes”，在第二个选择框中选择“By Location”。首先选择“Z coordinates”，在“Min，Max”输入栏中输入“0”，选择“From Full”，单击“Apply”；接着选择“X coordinates”，在“Min，Max”输入栏中输入“-0.01，0.01”，选择“Reselect”，单击“Apply”；最后选择“Z coordinates”，在“Min，Max”输入栏中输入“0，lc”，选择“Reselect”，单击“OK”结束节点选择。在局部坐标系11中选择了需要加载的所有节点。

图8-45 “Select Entities”对话框

3）施加载荷。选择Main Menu＞Solution＞Define Loads＞Apply＞Thermal＞Heat Flux＞On Nodes，弹出“Apply HFLUX on Nodes”对话框，单击“Pick All”，在弹出的对话框中，“Apply HFLUX on nodes as a”选择“Existing table”，单击“OK”。在弹出的对话框中，“Existing table”选择“HEATFLUX”，单击“OK”，得到如图8-46所示三角形热流密度加载结果。

(www.xing528.com)

图8-46 三角形热流密度加载结果

4）循环载荷加载及求解。为了模拟磨削工程中载荷的移动，必须加载循环载荷，而循环载荷的加载只能通过APDL程序实现。以下为具体的APDL加载及求解程序。

8.查看仿真结果

选择Main Meun＞General Postproc＞Read Results＞By Pick，弹出结果文件，选择第25个载荷步，单击“Read”按钮，读取温度结果，单击“Close”关闭对话框。

选择Main Meun＞General Postproc＞Plot Results＞Contour Plot＞Nodal Solu，弹出“Con-tour Nodal Solution Data”对话框，选择Nodal Solution＞DOF Solution＞Nodal Temperature，单击“OK”。得到第25载荷步的温度分布云图，如图8-47所示。

图8-47 温度分布云图（三角形热源）

图8-48 横截面温度分布云图（三角形热源）

选择Utility Menu＞WorkPlane＞Offset WP by increments，弹出“Offset WP”对话框，将工作坐标系绕Y坐标轴旋转90°。

选择Utility Menu＞PlotCtrls＞Style＞Hidden Line Options，弹出“Hidden-Line Options”对话框，“Type of Plot”选择“Section”，单击“OK”，得到如图8-48所示横截面温度分布云图。

选择Utility Menu＞Select＞Entities，弹出“Select Entities”对话框，在第一个选择框中选择“Nodes”，在第二个选择框中选择“By Location”，选择“X coordinates”，在“Min，Max”输入栏中输入“0”，选择坐标为0的所有节点。单击“OK”退出。

选择Main Meun＞TimeHist Postpro＞Define Variables，弹出“Defined Time-History Varia-bles”对话框，单击“Add”按钮，弹出“Add Time-History Variable”对话框，选择“Nodal DOF result”选项，单击“OK”，弹出“Define Nodal Data”对话框。选择适当的节点，单击“OK”，弹出如图8-38所示对话框，按8-38所示选择相应选项，并为节点数据命名，单击“OK”结束变量定义。

按上述方法，依次选择磨削表面上不同位置的几个节点的温度随时间的变化数据，并分别命名为no1、no2、no3、no4、no5、no6、no7、no8、no9、no10。

选择Main Meun＞TimeHist Postpro＞Graph Vabriables，弹出“Graph Time-History Vabri-ables”对话框，依次输入相应的变量参考值，单击“OK”，得到如图8-49所示磨削表面不同位置各点磨削温度随时间变化的曲线。

依次选择工件不同深度处各节点的温度随时间的变化数据，可得到如图8-50所示工件不同深度位置磨削温度随时间变化的曲线。

图8-49 磨削表面不同位置各点磨削温度随时间变化的曲线（三角形热源）

图8-50 工件不同深度位置磨削温度随时间变化的曲线（三角形热源）