PropertyManager Interakce součásti

PropertyManager Interakce součásti můžete použít ke specifikování podmínek interakce, které řídí chování vybraných součástí během simulace.

Interakce na úrovni součásti přepíší interakce na globální úrovni a nastavení místních interakcí přepíší interakce na úrovni součásti. Změna nebo přidání nastavení interakce vyžaduje obnovu sítě modelu.

Než spustíte analýzu, můžete si ověřit oblasti interakce (např. oblasti spojení, kontaktu a volných součástí) pomocí nástroje PropertyManager Interakční prohlížeč.

Typ interakce

Dostupné možnosti závisejí na typu studie:

Spojený Vybrané součásti se během simulace chovají, jako by byly svařované.
Kontakt Vybrané součásti se během simulace vzájemně neruší, bez ohledu na počáteční kontaktní podmínky. Ve výchozím nastavení se těla navzájem neprotínají, pokud je deformace během simulace dostačující, aby způsobila vzájemné protínání. Je aplikována kontaktní formulace Plocha na plochu.
Možnost interakce Kontakt pro součásti není k dispozici u nelineárních studií. Použijte správce PropertyManager Místní interakce k aplikaci sad místních kontaktů mezi geometrickými entitami vybraných součástí.
Volný Vybrané součásti se mohou během simulace navzájem protínat. Nepoužívejte tuto variantu, pokud si nejste jistí, že zátěž nezpůsobí kolizi součástí. Tento typ interakce přepíše existující interakce na úrovni součásti.
Izolovaný Brání přenosu tepla v důsledku kondukce mezi vybranými součástmi.

Součásti

  Globální interakce Vybere sestavu na nejvyšší úrovni k aplikování podmínky globální interakce. Vybraný typ interakce bude aplikován na všechny součásti sestavy.
Součásti pro interakce Vyberte součásti pro zadání jejich podmínek interakce. Požadované součásti můžete vybrat z plovoucího stromu FeatureManager nebo v grafické oblasti pomocí nástroje Filtr pevných těles v panelu nástrojů Výběrový filtr.

Vlastnosti

Rozsah mezery pro spojování Specifikuje mezeru, která umožňuje geometrickým entitám kvalifikovat se pro interakce spojení. Výchozí hodnota Procento maximální mezery je 0,01 % charakteristické délky modelu a je zadána v nastavení Výchozí možnosti > Interakce . Součásti, které mají mezeru větší než je tato prahová hodnota, nejsou spojeny na úrovni součásti. Výchozí maximální mezeru můžete přepsat uživatelsky definovanou hodnotou.

Zadejte velmi malou hodnotu, nikoli nulu, aby byla zajištěna maximální vůle pro spojení zakřivené sjednocené geometrie.

Může být nutné zvětšit určenou maximální mezeru o malou toleranci, aby bylo zajištěno správné nucené vytvoření spojení. Chcete-li ověřit oblasti interakce (jako je spojení, kontakt a volné), použijte PropertyManager Interakční prohlížeč.
Vypočítat minimální mezeru Tento nástroj je dostupný, když vyberete dvě součásti v poli Součásti pro interakce k použití spojeného kontaktu.

Vypočítá minimální vzdálenost mezi dvěma vybranými součástmi.
IZahrnout spojení od hrany skořepiny po plochu objemu / plochu skořepiny a páry hran (pomalejší) Vytvoří spojené kontakty typu hrana na hranu po páry hran umístěné v rámci přípustné mezery pro spojování.
Platné páry hran skořepin nebo plechových těl pro kvalifikování se ke spojování jsou následující:
  • Rovné, rovnoběžné a neprotínající se hrany skořepin (nebo téměř rovnoběžné v rámci jednoho stupně tolerance).
  • Kruhové hrany, které mají stejný poloměr, jsou koncentrické a navzájem do sebe nezasahují.
  • Hrany skořepin (rovné nebo obloukové) spojené s plochou objemu nebo plochou skořepiny (rovinnou nebo válcovou).
Rozsah mezery pro zvážení kontaktu: Specifikuje mezeru, která umožňuje geometrickým entitám kvalifikovat se pro kontakt. Výchozí hodnota zadaná v možnosti Výchozí možnosti > Interakce je 10 % charakteristické délky modelu.
Stabilizovat oblast, pokud mezera je: Aplikuje malou tuhost na kvalifikované oblasti, aby řešič mohl překonat problémy s nestabilitou a spustit simulaci. Software aplikuje stabilizaci kontaktů na součásti, které mají počáteční mezeru v rámci prahové hodnoty rozsahu 1 % charakteristické délky modelu.

Můžete přizpůsobit přípustné mezery tak, aby lépe vyhovovaly vašim modelům.
Koeficient tření Specifikuje koeficient statického tření pro vybranou součást. Přípustný rozsah pro koeficient tření je od 0 do 1,0.

Statické třecí síly jsou počítány vynásobením normálních sil generovaných na místech, která přicházejí do kontaktu při daném koeficientu tření. Směr třecí síly je opačný ke směru pohybu.

Rozšířené

(Dostupné pro typ interakce Spojený.)

Vynutit společné uzly mezi dotýkajícími se hranicemi Vynutí spojitost sítě na dotýkajících se hranicích vybraných součástí a vytvoří síť součástí jako jedno tělo. Tuto možnost podporuje pouze síťování založené na zakřivení a standardní síťování.
Formulace spojování Specifikuje formulaci spojování pro součásti, které byly síťovány nezávisle.

Plocha na plochu

Tato možnost je přesnější, ale současně pomalejší. V případě zjednodušené 2D studie řešič aplikuje spojení hrana na hranu.

Uzel na plochu

Vyberte tuto možnost, pokud se při řešení modelů s komplikovanými kontaktními plochami setkáte s problémy s výkonem. V případě zjednodušené 2D analýzy program aplikuje spojení uzel na hranu.

Definování interakcí na úrovni součásti

Pomocí interakcí na úrovni součásti lze upravit typ výchozí globální interakce pro vybrané součásti, např. z globální podmínky spojení na interakci kontaktu. Interakce na úrovni součásti jsou nadřazené interakcím na globální úrovni.

Zadání typu interakce pro vybrané součásti:

  1. Ve stromu studie simulace klikněte pravým tlačítkem na ikonu Spojení a vyberte položku Interakce součásti .
  2. V nástroji PropertyManager vyberte požadovaný typ interakce, Spojení, Kontakt nebo Volné.
  3. V nabídce Součásti , vyberte požadovanou součást (díly nebo těla) z rozevíracího stromu správce FeatureManager.
  4. U interakce Kontakt lze zadat Součinitel tření.
  5. Klepněte na .
    Ikona chyby se zobrazí vedle ikony Síť, když upravujete nebo přidáváte novou podmínku interakce po vytvoření sítě. Software obnoví síť modelu automaticky před spuštěním studie.

Tepelný kontaktní odpor

Užitečnost analogie mezi tokem elektrického proudu a tokem tepla se stane zřejmou, když je potřeba vhodný popis převodu tepla na rozhraní dvou vodivých médií. Kvůli omezením daným obráběním nebudou nikdy dvě tělesa při přitlačení na sebe tvořit dokonalý kontakt. Mezi dvěma kontaktními povrchy budou vždy kvůli jejich hrubosti malé mezery zaplněné vzduchem.

Kvůli rozhraní mezi dvěma kontaktními plochami existují dva režimy převodu tepla. Prvním je vedení body kontaktu těles (Qvedení), které je velmi účinné. Druhým je konvekce mezerami vyplněnými plynem (Qmezery), které může být kvůli své nízké tepelné vodivosti velmi špatné. Pro ošetření tepelného kontaktního odporu je umístěn do série s vodícími médii na obě strany přenos tepla mezi plochami hc dle následujícího obrázku.

Přenos hc je podobný součiniteli konvekce převodu tepla a má stejné jednotky (W/m2 º K). Pokud je ΔT rozdíl teploty na rozhraní plochy A, velikost převodu tepla Q je dána Q = A hc ΔT. Pomocí analogie s elektrickým proudem můžete napsat Q = ΔT/Rt, kde Rt je odpor tepelného kontaktu a vypočítá se Rt = 1/(A hc).

Přenos tepla mezi plochami hc závisí na následujících faktorech:

  • konečná úprava povrchu ploch kontaktu,
  • materiál každé plochy,
  • tlak, kterým jsou povrchy tlačeny k sobě,
  • látka v mezerách mezi dvěma plochami kontaktu.

V následující tabulce jsou některé typické hodnoty přenos tepla mezi plochami pro normální konečné úpravy povrchu a střední kontaktní tlaky (1 až 10 atm). Vzduchové mezery nejsou odsáty, pokud to není uvedeno:

Tepelný odpor, RtepelnýX10-4 (m2.K/W)
 
Kontaktní tlak 100 kN/m2 10,000 kN/m2
Ocel nerez 6-25 0.7-4.0
Měď 1-10 0.1-0.5
Hořčík 1.5-3.5 0.2-0.4
Hliníkové 1.5-5.0 0.2-0.4

V následující tabulce jsou uvedeny tepelné odpory pro rozhraní mezi kovy v podmínkách vakua:

Plochy kontaktu Přenos tepla (hc) (W/m2 º K)
železo/hliník 45,000
měď/měď 10,000 - 25,000
hliník/hliník 2200 - 12000
nerezová ocel/nerezová ocel 2000 - 3700
nerezová ocel/nerezová ocel (odsáté mezery) 200 - 1100
keramika/keramika 500 - 3000

Tepelný kontaktní odpor – Příklad

V elektronickém průmyslu se čipy obvykle spojují se substrátem tenkou vrstvou epoxidu. Podobné případy se vyskytují i v jiných průmyslových odvětvích. Modelování epoxidové vrstvy jako samostatné součásti vyžaduje použití velmi malé velikosti elementu, a proto může dojít k selhání při tvorbě sítě nebo ke vzniku zbytečně velkého počtu elementů.

Abyste mohli uvažovat tepelný odpor způsobený epoxidovou vrstvou, nemusíte ji modelovat. Tepelný kontaktní odpor je začleněn jako podmínka kontaktu povrch na povrch. Je možné zadat celkový odpor nebo odpor na jednotku plochy.

Modelování tepelného kontaktního odporu

Tepelný kontaktní odpor lze modelovat dvěma způsoby:
  • Můžete při tvorbě geometrie zanedbat tenkou vrstvu epoxidu. Plochy součástí, které jsou ve skutečnosti touto vrstvou odděleny, se tak budou v modelu dotýkat.
  • Při tvorbě geometrie je možné vzít v úvahu tenkou vrstvu epoxidu. V takovém případě vznikne mezi plochami tepelného kontaktu mezera. Pokud chcete použít tento přístup, uvědomte si následující:
    • Výsledky jsou mnohem přesnější, když je vzdálenost mezi dvěma kontaktními plochami menší nebo stejná jako velikost sousedního elementu. Níže uvedený příklad by mohl vést k nepřesným výsledkům.

    • Správné párování kontaktu pomocí rozdělení ploch není sice nutné, ale zlepšuje přesnost.

  • Chcete-li zadat různé tepelné odpory mezi velkou plochou a množstvím menších ploch, je nutné velkou plochu nejprve rozdělit a potom teprve přiřadit tepelný kontaktní odpor pro jednotlivé páry.

Definice tepelného kontaktního odporu

Jak definovat tepelný kontaktní odpor:

  1. V teplotní studii klepněte pravým tlačítkem na ikonu Spoje a vyberte příkaz Kontaktní sada.
    Zobrazí se PropertyManager kontaktní sady.
  2. Nastavte Typ na Tepelný odpor.
  3. V poli Plochy, hrany, vrcholy pro sadu 1 vyberte požadované entity přidružené k jedné nebo více součástem.
  4. V poli Plochy pro sadu 2 vyberte požadované plochy z další součásti.
  5. Vyberte Tepelný odpor a proveďte následující:
    1. Nastavte Jednotky na systém jednotek, který chcete použít.
    2. Vyberte možnost Celkový nebo Rozložený a zadejte hodnotu.
  6. Pod položkou Upřesňující vyberte volbu Uzel na plochu nebo Plocha na plochu.
    Volba Uzel na uzel neumožňuje zadání tepelného odporu, protože spojené uzly dotýkajících se ploch budou mít stejnou teplotu (dokonalé vedení).
  7. Klepněte na .