Задание нагрузки на тело для несущей модели
structuralBodyLoad( определяет ускорение, обусловленное силой тяжести, в качестве нагрузки на тело для статической или переходной структурной модели. Структурные модели для модального анализа не могут иметь нагрузки на тело.structuralmodel,'GravitationalAcceleration',GAval)
structuralBodyLoad( задает угловую скорость для моделирования центробежной нагрузки для осесимметричной структурной модели.structuralmodel,'AngularVelocity',omega)
structuralBodyLoad( определяет тепловую нагрузку на модель статического структурного анализа.structuralmodel,'Temperature',Tval)
Совет
Если Tval является самой температурой, а не изменением температуры, необходимо указать исходную температуру с помощью structuralmodel.ReferenceTemperature. В противном случае для эталонной температуры на панели инструментов используется значение по умолчанию (ноль). Для получения более подробной информации см. StructuralModel.
structuralBodyLoad( использует результаты стационарного или нестационарного теплового анализа structuralmodel,'Temperature',Tresults)Tresults задание тепловой нагрузки на модель статического структурного анализа. Если Tresults является решением временной тепловой задачи, то этот синтаксис использует температуру и её градиенты с последнего временного шага.
structuralBodyLoad( использует результаты нестационарного теплового анализа structuralmodel,'Temperature',Tresults,'TimeStep',iT)Tresults и индекс временного шага iT задание тепловой нагрузки на модель статического структурного анализа.
bodyLoad = structuralBodyLoad(___)
Создайте модель несущей конструкции.
structuralModel = createpde('structural','static-solid');
Создание и печать геометрии.
gm = multicuboid(0.5,0.1,0.1);
structuralModel.Geometry = gm;
pdegplot(structuralModel,'FaceAlpha',0.5)
Задайте модуль Юнга, коэффициент Пуассона и плотность массы. Значение массовой плотности необходимо для моделирования гравитационных эффектов.
structuralProperties(structuralModel,'YoungsModulus',210E3, ... 'PoissonsRatio',0.3, ... 'MassDensity',2.7E-6);
Укажите гравитационную нагрузку на балку.
structuralBodyLoad(structuralModel,'GravitationalAcceleration',[0;0;-9.8])ans =
BodyLoadAssignment with properties:
RegionType: 'Cell'
RegionID: 1
GravitationalAcceleration: [3x1 double]
AngularVelocity: []
Temperature: []
TimeStep: []
Проанализируйте вращающийся диск с радиальным сжатием на ступице из-за прессовой посадки. Внутренний радиус диска составляет 0,05, а внешний - 0,2. Толщина диска 0,05 при посадке с натягом 50E-6. Для этого анализа упростите 3D осесимметричную модель до 2-й модели.
Создание модели статического структурного анализа для решения осесимметричной задачи.
structuralmodel = createpde('structural','static-axisymmetric');
Модель 2-D представляет собой прямоугольную полосу, размер по оси X которой простирается от ступицы до внешней поверхности и размер по оси Y которой простирается по высоте диска. Создайте геометрию, указав координаты четырех углов полосы. Для осесимметричных моделей панель инструментов предполагает, что ось вращения является вертикальной осью, проходящей через r = 0, что эквивалентно x = 0.
g = decsg([3 4 0.05 0.2 0.2 0.05 -0.025 -0.025 0.025 0.025]');
Включите геометрию в модель.
geometryFromEdges(structuralmodel,g);
Постройте график геометрии с метками кромок и вершин.
figure pdegplot(structuralmodel,'EdgeLabels','on','VertexLabels','on') xlim([0 0.3]) ylim([-0.05 0.05])
Задайте модуль Юнга, коэффициент Пуассона и плотность массы.
structuralProperties(structuralmodel,'YoungsModulus',210e9, ... 'PoissonsRatio',0.28, ... 'MassDensity',7700);
Приложите центробежную нагрузку из-за вращения диска. Предположим, что диск вращается со скоростью 104,7 рад/с.
structuralBodyLoad(structuralmodel,'AngularVelocity',1047);Примените радиальное смещение на ступице диска к пресс-посадке модели.
structuralBC(structuralmodel,'Edge',4,'RDisplacement',50e-6);
Зафиксируйте осевое смещение точки на ступице, чтобы предотвратить движение жесткого тела.
structuralBC(structuralmodel,'Vertex',1,'ZDisplacement',0);
Создайте сетку.
generateMesh(structuralmodel);
Решите модель.
structuralresults = solve(structuralmodel);
Постройте график радиального смещения диска.
figure pdeplot(structuralmodel, ... 'XYData',structuralresults.Displacement.ur, ... 'ColorMap','jet') axis equal xlim([0 0.3]) ylim([-0.05 0.05])
Постройте график кругового (кольцевого) напряжения.
figure pdeplot(structuralmodel, ... 'XYData',structuralresults.Stress.sh, ... 'ColorMap','jet') axis equal xlim([0 0.3]) ylim([-0.05 0.05])
Задайте постоянный рост температуры для анализа теплового напряжения биметаллической консольной балки.
Создание статической модели несущих конструкций.
structuralmodel = createpde('structural','static-solid');
Создание и печать геометрии.
gm = multicuboid(0.5,0.04,[0.03,0.03],'Zoffset',[0,0.03]); structuralmodel.Geometry = gm; pdegplot(structuralmodel,'CellLabels','on')
Задайте эталонную температуру. Эта температура соответствует состоянию нулевого теплового напряжения модели.
structuralmodel.ReferenceTemperature = 20
structuralmodel =
StructuralModel with properties:
AnalysisType: 'static-solid'
Geometry: [1x1 DiscreteGeometry]
MaterialProperties: []
BodyLoads: []
BoundaryConditions: []
ReferenceTemperature: 20
SuperelementInterfaces: []
Mesh: []
SolverOptions: [1x1 pde.PDESolverOptions]
Применение постоянной температуры в качестве нагрузки на несущее тело.
structuralBodyLoad(structuralmodel,'Temperature',300)ans =
BodyLoadAssignment with properties:
RegionType: 'Cell'
RegionID: [1 2]
GravitationalAcceleration: []
AngularVelocity: []
Temperature: 300
TimeStep: []
Укажите тепловую нагрузку, используя решение из стационарного теплового анализа для той же геометрии и сетки.
Стационарный анализ тепловой модели
Создайте стационарную тепловую модель.
thermalmodel = createpde('thermal','steadystate');
Создание и печать геометрии.
gm = multicuboid(0.5,0.1,0.05); thermalmodel.Geometry = gm; pdegplot(thermalmodel,'FaceLabels','on','FaceAlpha',0.5)
Создайте сетку.
generateMesh(thermalmodel);
Укажите теплопроводность материала.
thermalProperties(thermalmodel,'ThermalConductivity',5e-3);Задайте постоянные температуры на левом и правом концах балки.
thermalBC(thermalmodel,'Face',3,'Temperature',100); thermalBC(thermalmodel,'Face',5,'Temperature',0);
Укажите источник тепла для всей геометрии.
internalHeatSource(thermalmodel,10);
Решите модель.
thermalresults = solve(thermalmodel)
thermalresults =
SteadyStateThermalResults with properties:
Temperature: [3870x1 double]
XGradients: [3870x1 double]
YGradients: [3870x1 double]
ZGradients: [3870x1 double]
Mesh: [1x1 FEMesh]
Постройте график распределения температуры.
pdeplot3D(thermalmodel,'ColorMapData',thermalresults.Temperature)
Статический структурный анализ с тепловой нагрузкой
Создание статической модели несущих конструкций.
structuralmodel = createpde('structural','static-solid');
Включите ту же геометрию, что и для тепловой модели.
structuralmodel.Geometry = gm;
Применение решения анализа тепловой модели в качестве нагрузки на тело для несущей модели.
structuralBodyLoad(structuralmodel,'Temperature',thermalresults)ans =
BodyLoadAssignment with properties:
RegionType: 'Cell'
RegionID: 1
GravitationalAcceleration: []
AngularVelocity: []
Temperature: [1x1 pde.SteadyStateThermalResults]
TimeStep: []
Укажите тепловую нагрузку, используя решение из нестационарного теплового анализа для той же геометрии и сетки.
Анализ нестационарной тепловой модели
Создайте нестационарную тепловую модель.
thermalmodel = createpde('thermal','transient');
Создание и печать геометрии.
gm = multicuboid(0.5,0.1,0.05); thermalmodel.Geometry = gm; pdegplot(thermalmodel,'FaceLabels','on','FaceAlpha',0.5)
Создайте сетку.
generateMesh(thermalmodel);
Укажите тепловые свойства материала.
thermalProperties(thermalmodel,'ThermalConductivity',5e-3, ... 'MassDensity',2.7*10^(-6), ... 'SpecificHeat',10);
Задайте постоянные температуры на левом и правом концах балки.
thermalBC(thermalmodel,'Face',3,'Temperature',100); thermalBC(thermalmodel,'Face',5,'Temperature',0);
Укажите источник тепла для всей геометрии.
internalHeatSource(thermalmodel,10);
Установите начальную температуру.
thermalIC(thermalmodel,0);
Решите модель.
tlist = [0:1e-4:2e-4]; thermalresults = solve(thermalmodel,tlist)
thermalresults =
TransientThermalResults with properties:
Temperature: [3870x3 double]
SolutionTimes: [0 1.0000e-04 2.0000e-04]
XGradients: [3870x3 double]
YGradients: [3870x3 double]
ZGradients: [3870x3 double]
Mesh: [1x1 FEMesh]
Постройте график распределения температуры для каждого временного шага.
for n = 1:numel(thermalresults.SolutionTimes) figure pdeplot3D(thermalmodel,'ColorMapData',thermalresults.Temperature(:,n)) title(['Time = ' num2str(tlist(n))]) caxis([0 100]) end
Статический структурный анализ с тепловой нагрузкой
Создание статической модели несущих конструкций.
structuralmodel = createpde('structural','static-solid');
Включите ту же геометрию, что и для тепловой модели.
structuralmodel.Geometry = gm;
Применение решения анализа тепловой модели в качестве нагрузки на тело для несущей модели. По умолчанию structuralBodyLoad использует решение тепловой модели для последнего шага времени.
structuralBodyLoad(structuralmodel,'Temperature',thermalresults);Можно также указать временной шаг, который требуется использовать. Например, примените решение тепловой модели для второго шага времени в качестве нагрузки тела для структурной модели.
structuralBodyLoad(structuralmodel,'Temperature',thermalresults, ... 'TimeStep',2);
Свойства назначения BodyLoadAssignment | structuralBC | structuralBoundaryLoad | structuralDamping | StructuralModel | structuralProperties