12.04.2018

Инструментальные средства для анализа процессов теплопередачи в штампы


Используемый в качестве инструмента моделирования процессов теплопередачи программный комплекс NISA II охватывает широкий спектр технических прикладных задач, например, линейный и нелинейный статический анализ, динамический анализ, анализ теплопередачи, анализ потока жидкости и др.

Основными компонентами программного комплекса являются следующие универсальные программы.

NISA - программа общего назначения для решения задач МКЭ.

DISPLAY - программа цветного трехмерного графического отображения моделей, работающая в режимах пре- и постпроцессора. Программа позволяет проводить геометрическое моделирование, включающее создание точек, линий, дуг, лекальных кривых, плоскостей, объемных конструкций, а также конфигураций, образующихся пересечением поверхностей. Осуществлена возможность различных геометрических преобразований (перемещение, вращение, масштабирование и т.п.). Программа обладает широкими возможностями моделирования, в том числе параметризацией создаваемых моделей; автоматическим разбиением конструкции на конечные элементы с созданием необходимого количества узлов; позволяет объединять отдельные конструкции в общую модель; задавать различные режимы нагружения и реализовывать возможные граничные условия.

В режиме постпроцессора программа позволяет осуществить широкий выбор для соответствующего представления результатов расчета в виде графиков и диаграмм.

NISAOPT - универсальная программа общего назначения для решения оптимизационных задач при использовании различных видов анализа.

ENDURE - программа анализа усталостных характеристик технических конструкций.

FEAP - программа анализа напряженно-деформированного состояния (НДС) печатных плат.

FLUID - программа анализа широкого круга двумерных, осесимметричных и трехмерных потоков жидкости.

В арсенале программного комплекса имеется обширная библиотека конечных элементов, включающая двумерные и трехмерные точечные массы, пружины, балки, двумерные плоские и осесимметричные твердотельные элементы, элементы оболочек и многие другие, предназначенные для реализации различных видов анализа.

Из имеющейся в программном комплексе NISA II библиотеки конечных элементов выбираются интересующие нас структурные (линейный и нелинейный статический анализ) и теплопередающие (анализ теплообмена) элементы. Каждый элемент в библиотеке определяется двумя переменными NKTP и NORDR. Переменная NKTP определяет вид элемента (вид анализа), в то время как NORDR определяет форму элемента и соответствующее ей количество узлов. Например, если переменные, описывающие элементы, принимают значения NKTP = 3 и NORDR = 1, то используемый элемент является осесимметричным твердотельным четырехузловым.

Чтобы построить конечно-элементную модель, можно использовать любую приемлемую комбинацию типов элементов. При этом двумерные элементы должны лежать в глобальной плоскости XY, в то время как трехмерные элементы могут быть ориентированы в любом месте пространства. Следует отметить, что осесимметричные элементы относятся к двумерным и должны лежать в правой половине глобальной плоскости XY (где X - радиальное направление r, a Y - ось вращения z).

При решении задачи теплопередачи использованы элементы, имеющие NKTP = 102, 103, 104 и NORDR = 1, 2, 10. Для статического анализа (анализ напряженно-деформированного состояния рабочих деталей штампа) использованы элементы, имеющие значения переменных NKTP = 3 и NORDR = 1, 2, 10.

В NISA II в зависимости от типа анализа доступны следующие материальные модели: изотропные и ортотропные упругие материалы, упругопластичный материал, гиперупругая материальная модель (при анализе конструкций, включающих эластичный материал). Программный комплекс реализован на базе ПЭВМ типа IBM Pentium.

Таким образом, для анализа тепловых процессов в штамповом инструменте, а также напряжений и деформаций, возникающих в нем от воздействия механической и тепловой нагрузок, привлечено мощное программное средство, дающее возможность удобной и быстрой подготовки исходных данных для моделирования и наглядного представления результатов расчетов.

Однако основной проблемой использования МКЭ в качестве математического аппарата является корректность задания начальных и граничных условий, описывающих исследуемые процессы. Поэтому актуальной является задача тарировки инструментального средства численного эксперимента.





Яндекс.Метрика