2.3 Расчёт теплового состояния
После задания свойств материала заходим в меню «Model». Здесь создается расчётная сетка модели. Нажимая «Mesh» можно производить настройку сетки. Вводим параметры сетки аналогичные представленным на Рис. 2.7.
Рис. 2.7 Параметры сетки
Так как весьма крупные напряжения возникают в местах скругления детали (на радиусах) следует укрупнить сетку на поверхности модели. Это возможно сделать с помощью оператора «Inflation». Параметры подсетки «Inflation» представлены на рисунке 2.8
Рис. 2.8 Параметры сетки и дерево расчёта
После создания сетки необходимо задать граничные условия. Разделение граничных условий по зонам представлено на рисунке 2.9, а их значения записаны в таблице 2.1.
Рис. 2.9 Разделение по зонам граничных условий
Таблица 2.1
№ зоны |
Температура воздуха T, 0С |
Коэффициент конвективной теплоотдачи а, W/m2ºС |
1 |
680 |
- |
2 |
220 |
200 |
3 |
560 |
750 |
4 |
100 |
650 |
5 |
100 |
650 |
6 |
720 |
750 |
Что бы задать граничные условия в меню «Steady-State Thermal» следует выбрать соответствующий пункт:
Зона 1 – «Temperature»
Зоны 2, 3, 4, 5, 6 – «Convection»
Это связано с различными способами подвода тепла к объекту: в зоне 1 происходит подвод тепла за счёт теплопроводности от нагретой рабочей лопатки, в остальных зонах происходит подвод тепла за счёт конвективного теплообмена (Рис 2.10).
Рис. 2.10 Запись граничных условий в дерево проекта
Рис. 2.11граничные условия на модели
После задания граничных условий жмём меню «Solution» и выбираем «Temperature» в качестве выходных данных. Нажимаем «Solve» и получаем распределение поля температур по полотну диска (Рис. 2.12)
Рис 2.12 Распределение температуры по полотну диска
2.4 Расчёт ндс диска
Для добавления в проект прочностного расчёта и его связи с тепловым расчётом нажимаем правой кнопкой мыши на меню «Solution» в «Steady-State Thermal» и выбираем «Transfer Data To New», «Static Structural». После появляется новый модуль прочностного расчёта.
Для начала расчёта требуется задать граничные условия. Так как наша расчетная модель представляет собой осесимметричную задачу (вращение диска), в меню «Geometry» напротив «2d Behavior» выбрать «Axisymmetric». Таким образом, наша задача стала осесимметричной.
Заходим в меню «Setup» и, выбирая меню «Static Structural», вводим граничные условия:
Частота вращения – «Rotation Velocity» по оси «Y» равная 20000 об/мин
Лопаточная нагрузка – «Force» равная 200000 Н направленная по оси «X»
Запрет на перемещение - «Displacement» вдоль оси «Y»
Импорт тепловой нагрузки
Рис.2.13 Граничные условия в дерево проекта
Рис 2.14 Граничные условия на модели диска
После задания граничных условий выбираем величины, которые мы хотим получить на выходе:
Напряжения – «Equivalent Stress»
Деформации – «Total Deformation»
Относительные пластические деформации – «Equivalent Plastic Strain»
После запуска расчета получаем поля величин:
Рис. 2.15 Поле напряжений
Рис. 2.16 Поле деформаций
Рис. 2.17 Поле относительных пластических деформаций
После окончания процедуры расчёта открываем меню «Equivalent Stress» и параметризуем максимальные напряжения «Maximum» в подменю «Results»