اهداف آموزش: با مطالعه این آموزش کاربردی اصول مدلسازی و تحلیل مسائل حوزه انتقال حرارت در آباکوس را فراخواهید گرفت. همچنین در مسیر مدلسازی با تعریف خواص مکانیکی حرارتی، حلگر انتقال حرارت پایا، دمای اولیه و پیش‌بار حرارتی در نرم‌افزار Abaqus آشنا خواهید شد.
انتقال حرارت از زیباترین و کاربردی‌ترین مباحث علم مکانیک به شمار می‌رود و مدلسازی اجزاء محدود پدیده‌های مرتبط با حرارت از موضوعات مورد علاقه محققین محسوب میشود. در این مثال شما را با تحلیل انتقال حرارت به روش هدایت در یک ورق توسط Abaqus آشنا خواهیم کرد. با ما همراه باشید در آموزش “تحلیل حرارتی در آباکوس”
صورت مسئله تحلیل انتقال حرارت در ورق توسط نرم‌افزار آباکوس
ورقی مستطیلی با طول و عرض 1m و ضخامت 8mm در نظر بگیرید. اگر خواص حرارتی ورق مطابق داده‌های زیر باشد، فرآیند انتقال حرارت هدایتی در ورق مذکور را مورد آنالیز قرار دهید. لبه بالایی ورق در دمای 500C و سایر لبه‌ها در 100C قرار دارند. بعلاوه دمای اولیه محیط 25C بوده و شار حرارتی برابر با 10W/m*C به ورق وارد میشود.
| Thermal Conductivity | Density | Specific Heat Capacity |
| 5 | 920Kg/m^3 | 2.04 |
حوزه کاربرد: مهندسی مکانیک – مهندسی شیمی
حل مسئله شبیه‌سازی و آنالیز انتقال حرارت در ورق با ABAQUS
بر اساس داده های موجود در صورت سؤال، ورقی مربعی به طول ضلع 1m ایجاد می کنیم.
سپس در ماژول Property خواص حرارتی و چگالی ورق را مطابق داده های موجود وارد کنید.
در ادامه نیز مقطعی از نوع Shell همگن ایجاد کرده و ضخامت 8mm ورق را لحاظ نمایید.
با مونتاژ ورق در محیط Assembly کار را دنبال کرده و به ماژول Step آباکوس بروید. با توجه به ماهیت مسئله، حلگری از نوع انتقال حرارت را برای تحلیل اجزای محدود خود انتخاب کرده و میزان حداکثر تغییرات دمایی در هر گام را برابر 10 واحد در نظر بگیرید.
در ماژول Load با توجه به داده های صورت سؤال، دمای لبه بالایی ورق را برابر با 500C وارد کنید.
روند فوق را برای سه لبه باقیمانده (البته با دمای 100C) تکرار کنید. همچنین مطابق شکل زیر و انتخاب ورق، شار حرارتی به میزان 10W/m*C را به جسم اعمال نمایید.
آخرین گام از اعمال شرایط مرزی، در نظر گرفتن دمای محیط (25C) است. برای این منظور مسیر Predefined field → Create (کاربرد Predefined Field در آباکوس) در منوی اصلی را دنبال کرده و پس از انتخاب Initial Step، به تعیین دمای محیط بپردازید.
با خاتمه یافتن اعمال شرایط مرزی و اولیه در مسئله، به ماژول Mesh رفته و شبکه اجزای محدودی با اندازه دانه 0.01 را در ورق ایجاد کنید.
فراموش نکنید از المان‌های Heat Transfer آباکوس در تحلیل خود کمک بگیرید (انواع المان‌ها در آباکوس).
تصویر زیر، کانتور دمای نقطه‌ای NT11 ورق مورد نظر در انتهای فرآیند را نشان می‌دهد.
با سلام
در صورت سوال گفته شده که دمای محیط 25 درجه می باشد اما در حل مثال با predefined field به ورق دمای 25 درجه داده شده است. آیا منظور از دمای محیط در صورت سوال دمای اولیه ورق می باشد؟
سلام
فرض بر این بوده که ورق با محیط همدماست
خیلی متشکر
با سلام و وقت بخیر خدمتتون
دوتا سوال دارم
1- برای دادن دمای اولیه به جسم صلب استوانه ای، آیا دما باید به rp نسبت داده بشه یا سطح انتخاب شه؟
2- آیا برای یک مساله کوپله حرارتی-دما (کار من نورد حلقه س که حلقه در ابتدا دماش بالاس و ضمن نورد شدن تحت تاثیر محیط دماش کاهش پیدا میکنه) باید step جداگانه تعریف کرد یا خود به خود درونش نهفته س؟
با تشکر
سلام
1- خیر، باید توزیع دما روی قطعه را داشته باشید
2-اگر همه موارد (مثل انتقال حرارت با محیط، ضریب هدایت حرارتی، سطوح انتقال حررات، step time و . . .)درست انتخاب بشه نیازی به تعریف استپ اضافی نیست
خواستم فقط یه تشکر کنم بابت سایت خوبتون یه نظم خوبی داده به یادگیری من شاید بغضی وقتا به مشکل بخورم ولی اکثرا با یه سرچ حل میشه.
مرسی بابت زحمتی که کشیدید و جمع آوری این اطلاعات و مثال ها.
ممنون از حسن توجه جنابعالی
موفق و پیروز باشید
سلام
من یک مساله کمانش پوسته را میخوام بررسی کنم که توش بحث حرارت هم هست. اما حرارت تابعی از مکان هست.
سوال اول این که این نوع حرارت را چطور تعریف کنم؟ منظورم اینه که تابع مکان بودنش چجوری با predefined field تعریف میشه؟
سوال دوم این که نوع المان باید shell انتخاب بشه یا heat transfer یا کوپل دما – جا به جایی؟
سوال سوم این که با اینکه از predefined field استفاده میکنم آیا باید توی شرایط مرزی هم حتماً دمای مرزهارو مشخص کنم؟
ممنون.
سلام
میتونید از analytical field استفاده کنید؛ مختصات نقطه و مقدار حرارت را وارد میکنید
انتخاب نوع المان بستگی به ماهیت مسئله، نوع مدلسازی و حلگر شما داره
خیر؛ شرایط مرزی و بارگذاری شما نباید با هم تداخل پیدا کنه
سلام و خسته نباشید من یک مسئله انتقال حرارت مدلسازی ماتریس پلیمر که در ان ذرات کروی نقره به صورت پخش تصادفی داخل ان پخش می شود. مدلسازی از نوع Steady-state thermal و انتقال حرارت رسانشی است . مدلسازی انجام شده و هدف بدست اوردن نمودار بر حسب کسر حجمی های مختلف ذرات کره است. سوالی که من از شما دارم این است که محاسبه thermal
conductivity (رسانش حرارتی)در اباکوس به طور مستقیم امکانش هست یا اینکه باید اول شار حرارتی محاسبه بشه بعد در داخل فرمول بزاریم که بتونیم رسانش حرارتی را محاسبه کنیم با تشکر.
سلام
به شکل مستقیم نمیتونید
با سلام و خسته نباشید من یک استوانه های به عنوان کربن نانو تیوب cnt و یک یک پلیمر که به عنوان ماتریس دارم که استوانه داخل مکعب پخش تصادفی شده است .حالا در پخش تصلدفی اون استوانه های که زده بیرون از ماتریس باید کات بشه تو محیط اسمبلی (مثلا نصف استوانه که بیرون افتاده کات بشه و اون قسمتی که داخل ماتریس باقی بمونه) حالا این کار باید چگونه انجام بدم تو قسمت اسمبلی لطفا راهنمایی کنید. با تشکر
سلام. من یک مدل از چندین پارت تشکیل شده را تحلیل استاتیکی برای یافتن سایز مش انجام دادم هدفم تحلیل استاتیکی به همراه دما میباشد. از مدل کپی گرفتم تا در تحلیل انتقال حرارت مجزا دمای نودها را بدست بیارم. چون یکی از پارتها شامل عایق حرارتی هست(در تحلیل استاتیکی بدلیل نداشتن مشخصات مکانیکی و موثر بودن در این تحلیل، عایق اعمال نشد) لذا این عایق حرارتی در تحلیل انتقال حرارت در قسمت متریال بصورت اسکین اعمال شده، اما متاسفانه در ماژول اسمبلی یکی از قیدها که مربوط به همین پارت هست failed میشه و امکان قید گذاری مجدد نیز وجود ندارد. برا رفع این مشکل چه پیشنهادی میدید.
مرسی
سلام
بدون دیدن مدل نمیشه نظری داد