9.7. Тепловой расчет и решение задачи термоупругости

Задачей теплового расчета является определение поля температур в услови­ях стационарной теплопроводности, т. е. при заданных значениях температу­ры в отдельных узлах модели.

Для решения задачи термоупругости требуется задать температурную нагруз­ку на отдельные элементы модели и определить возникающие при этом на­пряжения, перемещения, усилия и т. п.

9.7.1. Тепловой расчет

В качестве примера проведем расчет стержневой модели конструкции, в уз­лах которой задана температура (см. п. 8.1.2). Относительная температура ле­вой арки крыши и ее центрального узла равна 40°С (см. п. 8.1.2, замечание 1), а относительная температура в узлах правой арки крыши и ее централь­ном узле - -40°С (см. рис. 9.16).

Рис. 9.16. Металлоконструкция с заданной в узлах температурной нагрузкой

Замечание. Напомним, что условие стационарной теплопроводности предполагает отсутствие потерь энергии за счет излучения во внешнее пространство и теплопередачи.

Рис. 9.17. Карта распределения поля температуры

Для перехода в режим теплового расчета выбираем в меню «Расчет» опцию «Расчет...», а в открывшемся затем диалоговом окне «Расчет» — «Тепловой рас­чет». Флажок с опции «Статический расчет» следует снять.

После завершения теплового расчета можно проанализировать его резуль­таты, выбрав в меню «Результаты» пункт «Карта результатов...» и в открыв­шемся диалоговом окне «Параметры вывода результатов» (см. рис. 3.4) указав один вид карты-- Температура.

Карта распределения поля температуры строится по общим правилам, с тем отличием, что деформированная и недеформированная модели совпадают. Мож­но, как обычно, с помощью курсора мыши просмотреть значение температуры в произвольной точке модели, построить выноски и т. п. Другие результаты расчета недоступны. Фрагмент карты температуры показан на рис. 9.17.

9.8.2. Решение задачи термоупругости

при проведении теплового расчета

Одновременно с нахождением температуры может быть решена задача тер­моупругости, т. е. определения напряжений, возникающих вследствие темпе­ратурного расширения.

Для решения задачи термоупругости необходимо одновременно выполнить два расчета: тепловой и статический. Выбираем в меню «Расчет» опцию «Рас­чет...», а в открывшемся диалоговом окне «Расчет» -- «Тепловой расчет» с од­новременной установкой флажка в опции «Статический расчет».

Замечание. Одновременно с тепловым расчетом может быть проведен не только ста­тический, но и другие виды расчетов; деформационный, нелинейный, а также один из видов расчета собственных частот (с предварительным нагружением или без него).

Рис. 9.18. Карта напряжений, возникающих вследствие действующей в узлах температурной нагрузки

Просмотр результатов теплового расчета происходит следующим образом: вна­чале в меню «Результаты» выбираем пункт «Карта результатов...», а затем в от­крывшемся диалоговом окне «Параметры вывода результатов» (см. рис. 3.4) ука­зываем вид этой карты; напряжений, перемещений, нагрузок и т. п. Кроме того, можно визуализировать карту поля распределения температуры (см. рис. 9.17).

На рис. 9.18 показана карта напряжений, построенная на деформирован­ной модели с одновременным показом недеформированной. Видно, что эле­менты левой части модели, имеющие более высокую температуру, расширя­ются. В правой части наблюдается обратное явление.

Замечание. К модели, в узлах которой задано значение температуры, могут быть прило­жены любые другие виды нагрузок, следовательно, результаты расчета будут отражать действие не только температурных воздействий, но и всех остальных силовых факторов.