structuralBodyLoad
Задайте нагрузку на тело для несущей модели
Синтаксис
Описание
structuralBodyLoad( задает ускорение от силы тяжести как нагрузку на тело для статической или переходной несущей модели. Структурные модели для модального анализа не могут иметь нагрузки на тело.structuralmodel,'GravitationalAcceleration',GAval)
structuralBodyLoad( задает скорость вращения, чтобы смоделировать центробежную загрузку для осесимметричной несущей модели.structuralmodel,'AngularVelocity',omega)
structuralBodyLoad( задает тепловую нагрузку для статической модели структурного анализа.structuralmodel,'Temperature',Tval)
Совет
Если Tval является самой температурой, а не изменением температуры, необходимо задать температуру ссылки используя structuralmodel.ReferenceTemperature. В противном случае тулбокс использует значение по умолчанию (нуля) для температуры ссылки. Для получения дополнительной информации смотрите StructuralModel.
structuralBodyLoad( использует установившиеся или переходные результаты теплового анализа structuralmodel,'Temperature',Tresults)Tresults для определения тепловой нагрузки на статическую модель структурного анализа. Если Tresults является решением переходной тепловой задачи, тогда этот синтаксис использует температуру и ее градиенты с последнего временного шага.
structuralBodyLoad( использует переходные результаты теплового анализа structuralmodel,'Temperature',Tresults,'TimeStep',iT)Tresults и индекс временного шага iT для определения тепловой нагрузки на статическую модель структурного анализа.
bodyLoad = structuralBodyLoad(___)
Примеры
Гравитационная нагрузка на балку
Создайте несущую модель.
structuralModel = createpde('structural','static-solid');
Создайте и постройте график геометрии.
gm = multicuboid(0.5,0.1,0.1);
structuralModel.Geometry = gm;
pdegplot(structuralModel,'FaceAlpha',0.5)
Задайте модуль Юнга, отношение Пуассона и массовую плотность. Значение плотности массы требуется для моделирования гравитационных эффектов.
structuralProperties(structuralModel,'YoungsModulus',210E3, ... 'PoissonsRatio',0.3, ... 'MassDensity',2.7E-6);
Задайте 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: []
Статический анализ вращающегося диска с Press-Fit на концентраторе
Анализируйте вращающийся диск с радиальным сжатием на ступице из-за прессования. Внутренний радиус диска составляет 0,05, а внешний радиус равен 0,2. Толщина диска составляет 0,05 с интерференционной подгонкой 50E-6. Для этого анализа упростите 3-D осесимметричную модель до модели 2-D.
Создайте статическую модель структурного анализа для решения аксизимметрической задачи.
structuralmodel = createpde('structural','static-axisymmetric');
Модель 2-D является прямоугольной полосой, размер X которой простирается от ступицы до внешней поверхности и размер y которой простирается по высоте диска. Создать геометрию можно путем определения координат четырех углов полосы. Для осесимметричных моделей тулбокс принимает, 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 ребра и вершины.
figure pdegplot(structuralmodel,'EdgeLabels','on','VertexLabels','on') xlim([0 0.3]) ylim([-0.05 0.05])
Задайте модуль Юнга, отношение Пуассона и массовую плотность.
structuralProperties(structuralmodel,'YoungsModulus',210e9, ... 'PoissonsRatio',0.28, ... 'MassDensity',7700);
Приложите центробежную нагрузку за счет вращения диска. Предположим, что диск вращается со скоростью 104,7 рад/с.
structuralBodyLoad(structuralmodel,'AngularVelocity',1047);Приложите радиальное перемещение к ступице диска, чтобы смоделировать пресс-подгонку.
structuralBC(structuralmodel,'Edge',4,'RDisplacement',50e-6);
Фиксируйте осевое перемещение точки на ступице для предотвращения движения твёрдого тела.
structuralBC(structuralmodel,'Vertex',1,'ZDisplacement',0);
Сгенерируйте mesh.
generateMesh(structuralmodel);
Решить модель.
structuralresults = solve(structuralmodel);
Постройте график радиального перемещения диска.
figure pdeplot(structuralmodel, ... 'XYData',structuralresults.Displacement.ur, ... 'ColorMap','jet') axis equal xlim([0 0.3]) ylim([-0.05 0.05])
Постройте график окружного (обруча) напряжения.
figure pdeplot(structuralmodel, ... 'XYData',structuralresults.Stress.sh, ... 'ColorMap','jet') axis equal xlim([0 0.3]) ylim([-0.05 0.05])
Постоянная тепловая нагрузка
Задайте постоянное повышение температуры для анализа тепловых напряжений биметаллической консольной балки.
Создайте статическую несущую модель.
structuralmodel = createpde('structural','static-solid');
Создайте и постройте график геометрии.
gm = multicuboid(0.5,0.04,[0.03,0.03],'Zoffset',[0,0.03]); structuralmodel.Geometry = gm; pdegplot(structuralmodel,'CellLabels','on')
Установите температуру ссылки. 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]
Применить постоянную температуру в качестве нагрузки на структурное тело.
structuralBodyLoad(structuralmodel,'Temperature',300)ans =
BodyLoadAssignment with properties:
RegionType: 'Cell'
RegionID: [1 2]
GravitationalAcceleration: []
AngularVelocity: []
Temperature: 300
TimeStep: []
Тепловая нагрузка как решение статической тепловой модели
Задайте тепловую нагрузку с помощью решения статического теплового анализа на той же геометрии и mesh.
Статический тепловой анализ модели
Создайте статическую тепловую модель.
thermalmodel = createpde('thermal','steadystate');
Создайте и постройте график геометрии.
gm = multicuboid(0.5,0.1,0.05); thermalmodel.Geometry = gm; pdegplot(thermalmodel,'FaceLabels','on','FaceAlpha',0.5)
Сгенерируйте mesh.
generateMesh(thermalmodel);
Задайте 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 по всей геометрии.
internalHeatSource(thermalmodel,10);
Решить 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
Создайте статическую несущую модель.
structuralmodel = createpde('structural','static-solid');
Включите ту же геометрию, что и для тепловой модели.
structuralmodel.Geometry = gm;
Примените решение анализа тепловой модели как нагрузку на тело для несущей модели.
structuralBodyLoad(structuralmodel,'Temperature',thermalresults)ans =
BodyLoadAssignment with properties:
RegionType: 'Cell'
RegionID: 1
GravitationalAcceleration: []
AngularVelocity: []
Temperature: [1x1 pde.SteadyStateThermalResults]
TimeStep: []
Тепловая нагрузка как решение переходной тепловой модели
Задайте тепловую нагрузку, используя решение из переходного теплового анализа на той же геометрии и mesh.
Переходный тепловой Анализ модели
Создайте переходную тепловую модель.
thermalmodel = createpde('thermal','transient');
Создайте и постройте график геометрии.
gm = multicuboid(0.5,0.1,0.05); thermalmodel.Geometry = gm; pdegplot(thermalmodel,'FaceLabels','on','FaceAlpha',0.5)
Сгенерируйте mesh.
generateMesh(thermalmodel);
Задайте 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 по всей геометрии.
internalHeatSource(thermalmodel,10);
Установите начальную температуру.
thermalIC(thermalmodel,0);
Решить 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
Создайте статическую несущую модель.
structuralmodel = createpde('structural','static-solid');
Включите ту же геометрию, что и для тепловой модели.
structuralmodel.Geometry = gm;
Примените решение анализа тепловой модели как нагрузку на тело для несущей модели. По умолчанию structuralBodyLoad использует решение тепловой модели для последнего временного шага.
structuralBodyLoad(structuralmodel,'Temperature',thermalresults);Можно также задать временной шаг, который необходимо использовать. Для примера примените решение тепловой модели для второго временного шага в качестве нагрузки на тело для несущей модели.
structuralBodyLoad(structuralmodel,'Temperature',thermalresults, ... 'TimeStep',2);
Входные параметры
Выходные аргументы
См. также
Свойства BodyLoadAssignment | structuralBC | structuralBoundaryLoad | structuralDamping | StructuralModel | structuralProperties