2-07 航发热固耦合分析
Simcenter3D:
Gas-Turbine Engine Performance Scott Tucker, Siemens PLM
Restricted ? Siemens AG 2018
Realize innovation.
Simcenter Portfolio
Engineer innovation for aircraft performance
Simcenter ?
Engineer innovation.
Simulate. Explore. Test.
Driving innovation through Simulation
Thermo-Mechanical Performance Engineering Thermal management
and aerodynamics
Structural Analysis and
Thermal Fatigue
Engine Operating
Efficiency
Whole Engine Vibration
Driving innovation through Simulation
Thermo-Mechanical Performance Engineering Thermal management
and aerodynamics
Structural Analysis and
Thermal Fatigue
Engine Operating
Efficiency
Whole Engine Vibration
Multiphysics Simulation
Simcenter solutions
Engines are governed
by physics of aerodynamics, thermal, and structural
Need scalability to analyze for single physics or multiple
physics.
Challenge Single Physics Solutions
Best-in-class solvers. Accurate, robust, consistent, high performance, scalable.
One-Way Coupling
Chain single physics solvers Simcenter Pre/Post.
Map response from one physics to load on another.
Co-simulation
Co-simulate two or more physics solvers.
Efficient data exchange.
CFD Solution
Thermal Solution
Structural Solution
Flow Definitions
Stress and Deflections
Heat transfer dependence on
structural contact
Scalable System Simulation
Simcenter solutions
Aero-engine companies are organized into groups that evaluate whole engine response as well and individual
component responses.
Need scalability to model systems and components and to map data from one to
the other.
Challenge
FEM Assembly
Build system assembly model from instances of FEM components -analogous to CAD https://www.360docs.net/doc/2811246681.html,pressor, turbine, fan, casing teams work in parallel.
Notification when components are updated and changes and option to accept
Breakout Modeling
Use loads from system models on detailed break-out models for lifing predictions
Efficient, Robust Simulation for Engine Operating Conditions
Simcenter solutions
Engines are used on
multiple aircraft, many
geographies, and
many different duty
cycles.
Need to analyze for all
without making
errors.
Challenge
Condition Sequences
Define engine state as a set of
parameters that change with
operating condition
Expressions and Fields
Use analytical equations or table
data to define complex loading
conditions based on parameters
Changing parameter values
updates the loading
Model Validation and Interrogation
Simcenter solutions
Boundary conditions can have spatial and time dependencies.
Users need graphical feedback to verify their load definitions
Challenge Pre-Processing
Preview boundary conditions as contour at specific times, contour animations over time, X-Y plots.Post-Processing
Probes allow users to predefine or postdefine expressions based on results. Efficient way to process results.
Air Temp = .85*T26+.003*T26*(radius-224[mm])
Thermal Boundary Conditions
Simcenter solutions
Challenge Turbine-centric Boundary Conditions
Stream, Void, and Convecting Zone boundary conditions simulate the key convection physics.
Expressions and parameters account for interdependencies between flow boundary conditions Boundary conditions usable by thermal, structural, and coupled solutions
Proprietary correlations can be customized and accessed through the expressions API.
Specialized convective physics needed for thermal simulation of engine
systems.
Proprietary
correlations needed in thermal analyses.
Thermo-Mechanical Performance Engineering
Driving innovation through Simulation
Thermo-Mechanical Performance Engineering Thermal management
and aerodynamics
Structural Analysis and
Thermal Fatigue
Engine Operating
Efficiency
Whole Engine Vibration
Blade Durability
Simcenter solutions
Design blades to meet required number of operation hours without failure
Challenge Detailed cyclic symmetry models Significant model size reduction
Worst principle stresses
View results over all cyclic sectors and find worst stress
Advanced Material Modeling
Simcenter solutions
Aero-engines depend on high performance materials that operate in extreme conditions
Need ability to accurately model nonlinear behavior of
materials.Need ability to manage materials.
Challenge Temperature Dependent Plasticity and Creep Materials
Mulitilinear plasticity models with hardening
High temperature creep materials User-Defined
Link in proprietary advanced material models
Damage
Play failure and delamination models for composites
Material Databases
Links to commercial or in-house material databases
Manufacturing and Assembly Simulation
Simcenter solutions
Aero-engines are assembled in stages with press fits and bolt tightening sequences.
Need to understand the stress and deflections from the assembly process and include pre-stress effects with service
loads
Challenge
Multistep Solutions
?Add components in a series of steps
?Sequence the actual tightening of bolts
?Evaluate effect of bolt failure Initial Strain
?Include residual stress/strain from manufacturing into components of an assembly
Thermo-Mechanical Performance Engineering
Driving innovation through Simulation
Thermo-Mechanical Performance Engineering Thermal management
and aerodynamics
Structural Analysis and
Thermal Fatigue
Engine Operating
Efficiency
Whole Engine Vibration
Light-Weighting Fan Blades
Simcenter solutions
Reduce fan blade weight to spin faster, move more
air, and give better performance.
Challenge
Interface to Design and
Manufacturing
Simulate curing process
Manufacturing producibility
Composites
structural analysis
Performance
validation
3D CAD
Manufacturing
dataset
Composites
design
Analyze for strength and
stiffness
Prediction of failure
Blade Manufacture Shape Hot-to-Cold Solution
Simcenter solutions
Blade geometry is first defined for operating shape
Operating shape is the manufactured shape + deformation from thermal and pressure loads
How do you reverse engineer to get manufactured shape?
Challenge
Pressure and thermal loads mapped from CFD to structural “Unrun” structural solution for hot to cold –start with
operating FEM shape and iterate to
manufactured FEM shape
Create new deformed geometry
Operating Geometry (Hot)
Manufactured Geometry (Cold)
Predict Tip Clearance to Optimize Engine Performance
Simcenter solutions
Minimize clearance between blades and case to
optimize engine performance
Challenge 2D System Modeling Only way to model full engine system
Thermal-Mechanical Coupling
Include thermal and
structural loads and their interactions
Clearance
Use expression to quickly compute clearance
Optimize Engine Performance at all Engine Speeds
Simcenter solutions
Compressors are unstable at low speeds.Variable stator angles adjust air flow for speed changes and maintain stability and performance
Challenge
FE Kinematics
FE model of blades with large rotation
Stress Evaluation
Ensure that stresses are acceptable for complete range of motion
COMPRESSOR
Low Pressure
High Pressure
Thermo-Mechanical Performance Engineering
Driving innovation through Simulation
Thermo-Mechanical Performance Engineering Thermal management
and aerodynamics
Structural Analysis and
Thermal Fatigue
Engine Operating
Efficiency
Whole Engine Vibration
Engine Vibration
Simcenter solutions
Predict critical operating speeds where vibration are
excessive Predict engine survivability from blade-out unbalance
Predict vibration loads in bearings
Challenge Handling of large models
Efficient model reduction for large models
Flexibility
3D, 1D, 2D representations, (multi stage) cyclic symmetry,
mixed models, combining different reference frames, bearings and linking devices modeling
Advanced technology
Simulations accuracy enabling local non linearities in transient and harmonic responses
ANSYS Example07热-结构耦合分析算例 (ANSYS)
07 热－结构耦合分析算例(ANSYS) 在土木工程结构中，温度应力在很多情况下对结构的影响很大。很多时候需要先对结构进行热传导分析，得到结构内部的温度应力分布，再进行结构分析，得到由于温度产生的结构内力。ANSYS提供了很方便的热分析－结构分析切换工具，本节将以一个圆环的热应力分析为例，介绍ANSYS提供的相关功能。 (1)首先进行热分析，进入ANSYS主菜单Preprocessor->Element Type->Add/Edit/Delete， 选择添加单元为Quad 4 node 55 号热分析单元 (2)进入ANSYS主菜单Preprocessor->Material Props->Material Models，添加热传导速率 参数Thermal->Conductivity->Isotropic，设定热传导速率为0.07。添加力学属性Structural->Linear->Elastic->Isotropic，设定弹性模量为30e9，泊松比为0.2。添加热膨胀系数Structural->Thermal Expansion->Secant Coefficient->Isotropic，设定热膨胀系数为1e-5。 (1)开始建立模型。还是按照ANSYS标准的点、线、面、体建立模型。首先建立关键点。 在ANSYS主菜单Preprocessor->Modeling->Create->Keypoints->In Active CS，输入以下关键点信息 (2)下面开始建立弧线。在ANSYS主菜单Preprocessor-> Modeling-> Create-> Lines-> Arcs-> By End KPs&Rad，首先点选关键点2和3，然后点选中心点1，最后输入半径为5，生成第一个圆弧。接着点选关键点4和5，然后点选中心点，输入半径8。生成第二个圆弧 (3)在ANSYS主菜单Preprocessor->Modeling->Create->Lines->Straight Line，连接关键 点2，4和3，5。组成圆环轮廓 (4)在ANSYS主菜单Preprocessor->Modeling->Create->Arbitrary->By Lines，点选圆环周 边轮廓线，生成圆环面。 (5)下面划分网格，由于本模型只有一种单元一种材料，所以不必复杂的设置属性。进入
ANSYS电磁场分析指南解读
回旋加速器 在一般电磁场分析中关心的典型的物理量为： -磁通密度?能量损耗 -磁场强度?磁漏 ?磁力及磁矩? S-参数 ?阻抗?品质因子Q ?电感?回波损耗 ?涡流?本征频率 存在电流、永磁体和外加场都会激励起需要分析的磁场 1.2ANSYS 如何完成电磁场分析计算 ANSYSU Maxwell 方程组作为电磁场分析的出发点。有限元方法计算的未知 量（自由度）主要是磁位或通量，其他关心的物理量可以由这些自由度导出。根 ANSY 电磁场分析指南第一章 发表时间： 2007-9-20 作者 : 安世亚太 来源 : e-works 关键字 : ANSYS 电磁场分析 CAE 教程 第一章磁场分析概述 1.1 磁场分析对象 利用ANSYS/Ema 或ANSYS/Multiphysics 模块中的电磁场分析功能，ANSYS 可分析计算下列的设备中的电磁场，如： 电力发电机 磁带及磁盘驱动器 变压器 波导 螺线管传动器 谐振腔 电动机 连接器 磁成像系统 天线辐射 图像显示设备传感器 滤波器
据用户所选择的单元类型和单元选项的不同， ANSYS+算的自由度可以是标量磁 位、矢量磁位或边界通量。 1.3 静态、谐波、瞬态磁场分析 利用ANSY 测以完成下列磁场分析： ?2-D 静态磁场分析，分析直流电（DC ）或永磁体所产生的磁场，用矢量位方 程。参见本书“二维静态磁场分析” ?2-D 谐波磁场分析，分析低频交流电流（AC ）或交流电压所产生的磁场，用 矢量位方程。参见本书“二维谐波磁场分析” ?2 -D 瞬态磁场分析，分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场，包 含永磁体的效应，用矢量位方程。参见本书“二维瞬态磁场分析” ?3-D 静态磁场分析，分析直流电或永磁体所产生的磁场，用标量位方法。 参见本书“三维静态磁场分析（标量位方法）” ?3-D 静态磁场分析，分析直流电或永磁体所产生的磁场，用棱边单元法。 参见本书“三维静态磁场分析（棱边元方法）” ?3-D 谐波磁场分析，分析低频交流电所产生的磁场，用棱边单元法。建议 尽量用这种方法求解谐波磁场分析。参见本书“三维谐波磁场分析（棱边元方法） ?3-D 瞬态磁场分析，分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场，用 棱边单元法。建议尽量用这种方法求解谐波磁场分析。参见本书“三维瞬态磁场 分析（棱边元方法）” 3-D 静态磁场分析，用矢量位方法。参见“基于节点方法 ?基于节点方法的3-D 谐波磁场分析，用矢量位方法。参见“基于节点方法 的 3-D 谐波磁场分析” 1.4 关于棱边单元、标量位、矢量位方法的比较 什么时候选择2-D 模型，什么时候选择3-D 模型？标量位方法和矢量位方 法有何不同？棱边元方法和基于节点的方法求解 3-D 问题又有什么区别？在下面 将进行详细比较。 1.4.12-D 分析和 3-D 分析比较 3-D 分析就是用 3-D 模型模拟被分析的结构。现实生活中大多数结构需要 3- D 模型来进行模拟。然而3-D 模型对建模的复杂度和计算的时间都有较高要求。 所以，若 ?基于节点方法的 的 3-D 静态磁场分析” ?基于节点方法的 的 3-D 瞬态磁场分析” 3-D 瞬态磁场分析， 用矢量位方法。参见“基于节点方法
基于车路耦合系统下的路面结构行为仿真分析.pdf
基于车路耦合系统下的沥青路面结构行为仿真分析 1 研究背景及意义 研究目的： 建立车路耦合系统力学分析模型，从车路整体系统来研究沥青路面结构在行车荷载作用下 的力学行为响应，为路面结构各设计参数优化设计和路面材料设计提供理论指导。 基本概念解释： 车路耦合系统动力学研究的基本思想是：将车辆系统和道路系统视为一个相互影响、相互作用、相互耦合的整体大系统，将轮胎与路面相互作用关系作为连接两个子系统的纽带， 综合考虑车辆在阻尼道路结构上的动态运行行为、车轮与路面的动态相互作用特性和车辆 对路面结构的动力作用规律，在此基础上，系统研究路面结构在运动荷载下的力学响应情况。 轮胎对路面的作用关系是车路耦合系统的核心问题！ 车辆系统和道路系统之间的动态反馈作用均由轮胎与路面作用关系的动态变化来实现，具体是通过轮胎与路面的振动变形进而引起轮胎与路面的接触变形及接触几何状态变化而 产生作用的。 两个关键问题： （1）建立初步的车路耦合系统力学分析模型【研究平台和基本工具】 （2）沥青路面结构行为仿真分析的研究思路【分析目的、分析参数、分析内容】 研究出发点： 1 由于车辆自身的振动作用以及路面平整度的不规则变化，当车辆行驶时，车轮实际上会以一定的频率和振幅在路面上振动，而这种振动与路面平整度及行车参数有一定关系，而且反过来又会影响对路面施加的作用力，从而在道路和车辆之间产生耦合作用，也就是说，在车辆行驶过程中，车辆外加荷载与路面结构参数之间是相互影响和相互作用的。 2 室内研究所采用的静力加载模式和简单的动力加载模式与车辆行驶过程中对路面结构 的实际作用力之间的差异非常大，由行车荷载动力特性所造成的路面疲劳开裂现象难以用 静力学模式和简单的动力学模式去描述，归根到底是因为对车辆动荷载的模拟明显不能考 虑路面特征（结构及材料参数、平整度等）对行车的影响 3 公路领域对车路耦合系统下路面结构动力学问题的分析研究较少，行业内很少从车路整体系统的角度来考虑路面各个设计参数（路面结构形式、路面材料特性、路面平整度等表 面性状等）对车辆行驶特性的影响，以及路面结构在随机变化的行车荷载作用下的力学响 应特征
流固热固耦合分析软件
MpCCI 1.3.2 for MPICHNT 1.2.5 1CD 流固热固耦合分析软件MpCCI v3.0.6 WinALL 1CD 流固热固耦合分析软件MpCCI v3.03 Linux64 1CD 流固热固耦合分析软件MpCCI v3.0.6 Documentation 1CD MPI Fusion Meshing Details 1CD Moldflow 系列教程 Moldflow MPI 3.0 培训教程 MoldFlow 4.0 最新培训教材 Moldflow公司出的塑件设计原理 B14 模流分析中文教程（即B14仪表板上本体流动分析） 模流分析基础入门（中文版） HydroAnalysis Inc产品: EnviroInsite.v5.5.0.2 1CD（对地下水进行可视化建模的工具） SCHOUENBERG产品: Calcmaster.v6.1 1CD(最复杂的注塑模型计算工具，可以快速计算出模型造价，建造工时，注模数据) SIMCON产品: Simcon CADMould 3D-F v2.0 1CD（塑料注塑成型模拟软件）
华塑CAE： 华塑注塑成形流动分析系统HsCAE3DRF5.5 smart 1CD(企业版) 华塑塑料注射成型过程仿真集成系统HsCAE3D 6.1 中文帮助 塑料模具设计手册（软件版V1.0） 1CD Accuform产品: Accuform.B-SIM v2.32.WinNT2K 1CD(模拟吹塑成型加工的软件包) Accuform.T-SIM v4.32.WinNT2k 1CD(模拟塑料热成型加工的软件包) ▲★○●。。。▲★○●。。。。▲★○●。。。。▲★○●。。。▲★○● 做软件行业多年，用诚信节约企业成本，本站所有软件亲测，完整无限制 可以联系王小姐 电话早九点到晚六点有人接听 QQ早九点到晚六点在线：394623568 ▲★○●。。。▲★○●。。。。▲★○●。。。。▲★○●。。。▲★○● PACSYS INC.产品: PAFEC-FE.v8.8-ISO 1CD（提供完美的有限元分析设计技术，面向初级、高级技术人员，可用于静态、 动态、非线性、热力学、空气动力学的模型创建） INFRAGISTICS产品: Ultra Grid V2.0 1CD GetSolar产品: GetSolar Billing v9.0 Multilingual 1CD(太阳能热能系统的仿真软件)
ANSYS电磁场分析指南第十六章电路分析
第十六章电路分析 16.1 什么是电路分析 电路分析可以计算源电压和源电流在电路中引起的电压和电流分布。分析方法由源的类型来决定： 源的类型分析方法 交流（AC）谐波分析 直流（DC）静态分析 随时间变化瞬态分析 要在电磁学分析中用有限元来模拟全部电势，就必须提供足够的灵活性来模拟载流电磁设备。ANSYS程序对于电路分析有如下性能： ·用经过改进的基于节点的分析方法来模拟电路分析 ·可以将电路与绕线圈和块状导体直接耦合 ·2-D和3-D模型都可以进行耦合分析 ·支持直流、交流和时间瞬态模拟 ANSYS程序中先进的电路耦合模拟功能精确地模拟多种电子设备，： ·螺线管线圈 ·变压器 ·交流机械 16.2 使用CIRCU124单元 ANSYS提供一种通用电路单元CIRCU124对线性电路进行模拟，该单元求解未知的节点电压（在有些情况下为电流）。电路由各种部件组成，如电阻、电感、互感、电容、独立电压源和电流源、受控电压源和电流源等，这些元件都可以用CIRCU124单元来模拟。 注：本章只描述CIRCU124单元的某些最重要的特性，对该单元的详细描述参见《ANSYS 单元手册》。 16.2.1 可用CIRCU124单元模拟的电路元件
对CIRCU124单元通过设置KEYOPT（1）来确定该单元模拟的电路元件，如下表所示。例如，把KEYOPT（1）设置为2，就可用CIRCU124来模拟电容。对所有的电路元件，正向电流都是从节点I流向节点J。 表1CIRCU124单元能模拟的电路元件 注意：全部的电路选项如上表和下图图1所示，ANSYS的电路建模程序自动生成下列实常数：R15（图形偏置，GOFFST）和R16（单元识别号，ID）。本章下一节将详细讨论电路建模程序。 下图显示了利用不同的KEYOPT（1）设置建立的不同电路元件，那些靠近元件标志的节点是“浮动”节点（即它们并不直接连接到电路中）。 16.2.2 CIRCU124单元的载荷类型 对于独立电流源和独立电压源可用CIRCU124单元KEYOPT（2）选项来设置激励形式，可以定义电流或电压的正弦、脉冲、指数或分段线性激励。详细的载荷函数图和相应的实常数请参见《ANSYS单元手册》。 16.2.3 将FEA（有限元）区耦合到电路区 可将电路分析的三种元件耦合到FEA区，图2所示的这三种元件直接连接到有限元模型的导体上（耦合是在矩阵中进行耦合的，因此只能为线性的）：
adams和simulink联合仿真的案例分析
相信大家在联合仿真ADAMS和SIMULINK时都会遇到很多的问题：ADAMS/contro中的例子ball_beam通过联合仿真，更容易理解adams和simulink的联合仿真精髓。小球在一脉冲力的作用下沿着横梁滚动，此时梁的两端受力不平衡，梁的一段倾斜，为了使得小球不掉下横梁，在横梁上施加一个绕Z轴的力矩，横梁达到一定的角度之后逆向转动，然后小球就在这个作用力矩的控制下来回滚动而不掉下横梁！其中控制力矩在整个过程中是个动态变化的，力矩Torque_In是通过位移Position 和横梁转角Beam_Angle确定，这个是在simulink中通过框图完成的。 首先我申明一下我用的是adams2003和matlab6.5 以下我说明一下我的操作步骤： 1、把control中的ball_beam文件copy到另外一个文件夹下，同时设置adams和matlab的默认路径即为ball_beam文件夹，这样可以省略很多不必要的麻烦！ 2、用aview打开ball_beam.cmd文件，先试试仿真一下，可以看到小球会在脉冲的作用下滚动，仿真时间最好大于8s 3、载入control模块，点击tools|plugin manager在control框选定。 4、点击control|plant export在file prefix下输入你的文件名，这个可以随便的，我输入的是myball，在plant input点击右键点
击guess选定tmp_MDI_PINPUT，在tmp_MDI_PINPUT中就是输入力矩Torque_In，只有一个输入参数；同样在plant output 中点击右键guess选定tmp_MDI_POUTPUT，这是模型的输出变量横梁转角Beam_Angle和小球与横梁中心轴的距离position。control package选择matlab，type是non_linear,初始化分析选择no，然后按ok！此时m文件已经生成了！ 5、打开matalb，设置你的工作路径在ball_beam文件夹上，键入myball，马上有 %%% INFO : ADAMS plant actuators names : 1 Torque_In %%% INFO : ADAMS plant sensors names : 1 Beam_Angle 2 Position 出现 6、再键入adams_sys,弹出一个控制框图，这时可以新建一个mdl文件，将adams_sub拖入你新建的mdl框图中，其实再这里有一个偷懒的办法，就是在matlab中打开ball_beam.mdl文件，然后把他的那个adams_sub用你的刚产生的这个代替，然后另存为my_ball.mdl!
某电机多物理场耦合分析
某电机多物理场耦合分析 1、概述 为了验证ANSYS耦合场分析功能在电机设计中的应用，采用ANSYS的多物理场耦合分析功能，对某机车牵引电机（包括定子、转子）的耦合场分析作了如下工作： 1建立起电机用于电磁、流体、热、结构分析的统一的几何模型和有限元计算模型； 2首先进行电机磁场分析，计算获取了电机设计中所关心的磁场和磁密分布、矩角特性、电感等参数，并获得电机的电磁发热、电磁力和电磁力矩分布； 3利用电机磁场分析得到的热生成，进行电机的流体－热耦合分析，考核电机的通风冷却性能，得到电机的温度分布； 4使用电机磁场分析得到的电磁力和电磁力矩分布、以及温度分布，进行结构分析，得到考虑温度和电磁影响下的电机的应力和变形情况。同时对电机定子、以及定转子耦合情况进行振动模态分析。 所有分析相互间的载荷和边界条件的传递均由程序自动完成。 2、引言 众所周知，在电机设计与研究中，要涉及到电磁、绝缘、发热、通风冷却和力学等多种多样的问题，是一个典型的综合性研究学科，各学科之间是相互关联、相互影响的，是典型的多场耦合问题学科。由于多场耦合问题的研究十分复杂和困难，传统的电机分析研究方法，是把这些相互关联的问题分离，按各学科分类进行独立的研究。ANSYS是世界上唯一真正能够在同一个界面下，使用统一的数据库进行完善的电磁场、流场、温度场、结构（应力场）耦合分析的商业软件。应用ANSYS的这种多场耦合能力可以很方便地研究电机的多场耦合问题。 为了实际考核ANSYS的电磁、热、流体（通风冷却）、结构这些多物理场及其耦合分析在电机设计和研究中的应用能力，ANSYS公司成都办事处对某牵引电机进行了多物理场耦合研究分析。研究分析的内容为： 运用ANSYS软件建立起电机（包括定子和转子）用于电磁、流体、热、结构分析的统一的几何模型和有限元计算模型；首先进行电机磁场分析，计算获取电机设计中所关心的磁场和磁密分布、矩角特性、电感等参数，并获得电机的电
2-07 航发热固耦合分析
Simcenter3D: Gas-Turbine Engine Performance Scott Tucker, Siemens PLM Restricted ? Siemens AG 2018 Realize innovation.
Simcenter Portfolio Engineer innovation for aircraft performance Simcenter ? Engineer innovation. Simulate. Explore. Test.
Driving innovation through Simulation Thermo-Mechanical Performance Engineering Thermal management and aerodynamics Structural Analysis and Thermal Fatigue Engine Operating Efficiency Whole Engine Vibration
Driving innovation through Simulation Thermo-Mechanical Performance Engineering Thermal management and aerodynamics Structural Analysis and Thermal Fatigue Engine Operating Efficiency Whole Engine Vibration
Multiphysics Simulation Simcenter solutions Engines are governed by physics of aerodynamics, thermal, and structural Need scalability to analyze for single physics or multiple physics. Challenge Single Physics Solutions Best-in-class solvers. Accurate, robust, consistent, high performance, scalable. One-Way Coupling Chain single physics solvers Simcenter Pre/Post. Map response from one physics to load on another. Co-simulation Co-simulate two or more physics solvers. Efficient data exchange. CFD Solution Thermal Solution Structural Solution Flow Definitions Stress and Deflections Heat transfer dependence on structural contact
耦合场分析
ANSYS非线形分析指南基本过程 第四章耦合场分析 耦合场分析的定义 耦合场分析是指在有限元分析的过程中考虑了两种或者多种工程学科（物理场）的交叉作用和相互影响（耦合）。例如压电分析考虑了结构和电场的相互作用：它主要解决由于所施加的位移载荷引起的电压分布问题，反之亦然。其他的耦合场分析还有热-应力耦合分析，热-电耦合分析，流体-结构耦合分析，磁-热耦合分析和磁-结构耦合分析等等。 耦合场分析的类型 耦合场分析的过程取决于所需解决的问题是由哪些场的耦合作用，但是，耦合场的分析最终可归结为两种不同的方法：序贯耦合方法和直接耦合方法。 序贯耦合解法 序贯耦合解法是按照顺序进行两次或更多次的相关场分析。它是通过把第一次场分析的结果作为第二次场分析的载荷来实现两种场的耦合的。例如序贯热-应力耦合分析是将热分析得到的节点温度作为“体力”载荷施加在后序的应力分析中来实现耦合的。 直接耦合解法 直接耦合解法利用包含所有必须自由度的耦合单元类型，仅仅通过一次求解就能得出耦合场分析结果。在这种情形下，耦合是通过计算包含所有必须项的单元矩阵或单元载荷向量来实现的。例如利用单元SOLID5，PLANE13，或SOLID98可直接进行压电分析。 何时运用直接耦合解法或序贯耦合解法 对于不存在高度非线性相互作用的情形，序贯耦合解法更为有效和方便，因为我们可以独立的进行两种场的分析。例如，对于序贯热-应力耦合分析，可以先进行非线性瞬态热分析，再进行线性静态应力分析。而后我们可以用热分析中任意载荷步或时间点的节点温度作为载荷进行应力分析。这里耦合是一个循环过程，其中迭代在两个物理场之间进行直到结果收敛到所需要的精度。 直接耦合解法在解决耦合场相互作用具有高度非线性时更具优势，并且可利用耦合公式一次性得到最好的计算结果。直接耦合解法的例子包括压电分析，伴随流体流动的热传导问题，以及电路-电磁场耦合分析。求解这类耦合场相互作用问题都有专门的单元供直接选用。 第1页
ANSYS热分析指南
ANSYS热分析指南 第一章简介 1.1热分析的目的 热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，我们一般关心的参数有： 温度的分布 热量的增加或损失 热梯度 热流密度 热分析在许多工程应用中扮演着重要角色，如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等等。通常在完成热分析后将进行结构应力分析，计算由于热膨胀或收缩而引起的热应力。 1.2ANSYS中的热分析 ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Professional、 ANSYS/FLOTRAN四种产品中支持热分析功能。ANSYS热分析基于由能量守恒原理导出的热平衡方程，有关细节，请参阅《ANSYS Theory Reference》。ANSYS使用有限元法计算各节点的温度，并由其导出其它热物理参数。 ANSYS可以处理所有的三种主要热传递方式：热传导、热对流及热辐射。1.2.1对流 热对流在ANSYS中作为一种面载荷，施加于实体或壳单元的表面。首先需要输入对流换热系数和环境流体温度，ANSYS将计算出通过表面的热流量。如果对流换热系数依赖于温度，可以定义温度表，以及在每一个温度点处的对流换热系数。 1.2.2辐射 ANSYS提供了四种方法来解决非线性的辐射问题： 辐射杆单元（LINK31） 使用含热辐射选项的表面效应单元（SURF151-2D,或SURF152-3D）
在AUX12中，生成辐射矩阵，作为超单元参与热分析 使用Radiosity求解器方法 有关辐射的详细描述请阅读本指南第四章。 1.2.3特殊的问题 除了前面提到的三种热传递方式外，ANSYS热分析还可以解决一些诸如：相变（熔融与凝固）、内部热生成（如焦耳热）等的特殊问题。例如，可使用热质点单元MASS71模拟随温度变化的内部热生成。 1.3热分析的类型 ANSYS支持两种类型的热分析： 1．稳态热分析确定在稳态的条件下的温度分布及其他热特性，稳态条件指热量随时间的变化可以忽略。 2．瞬态热分析则计算在随时间变化的条件下，温度的分布和热特性。 1.4耦合场分析 ANSYS中可与热分析进行耦合的方式有热—结构、热－电磁等。耦合场分析可以使用ANSYS中的矩阵耦合单元，或者在独立的物理环境中使用序惯荷载耦合。有关耦合场分析的详细描述，请参阅《ANSYS Coupled-Field Analysis Guide》。 1.5关于菜单路径和命令语法 在本指南中，您将会看到相关的ANSYS命令及其等效的菜单路径。这些参考的命令仅仅包括命令名，因为并不总是需要指定所有的参数，而且不同的参数组合会有不同的作用。有关ANSYS命令的更多的叙述，请参考《ANSYS Commands Reference》。 菜单路径将近可能完整得列出。对于多数情况，选择菜单就能够完成所需要的功能；但还有一些情况，选择文中所示菜单后会弹出一个菜单或是对话框，由此定义其他的选项来执行一些特定的任务。 第二章基础知识 2.1符号与单位
Maxwell与Simplorer联合仿真分析
三相鼠笼式异步电动机的协同仿真模型实验分析 本文所采用的电机是参照《Ansoft 12在工程电磁场中的应用》一书所给的使用RMxprt输入机械参数所生成的三相鼠笼式异步电动机，并且由RMxprt的电机模型直接导出2D模型。由于个人需要，对电机的参数有一定的修改，但是使用Y160M--4的电机并不影响联合仿真的过程与结果。 1.1 Maxwell与Simplorer联合仿真的设置 1.1.1Maxwell端的设置 在Maxwell 2D模型中进行一下几步设置： 第一步，设置Maxwell和Simplorer端口连接功能。右键单击Model项，选择Set Symmetry Multiplier项，如图1.1所示，单击后弹出图1.2的对话框。 图1.1 查找过程示意图
图1.2 设计设置对话框 在对话框中，选择Advanced Product Coupling项，勾选其下的Enable tr-tr link with Sim 。至此，完成第一步操作。 第二步，2D模型的激励源设置。单击Excitation项的加号，显示Phase A、Phase B、Phase C各项。双击Phase A项，弹出如图1.3所示的对话框。 图1.3 A相激励源设置 在上图的对话框中，将激励源的Type项设置为External，并勾选其后的Strander，并且设置初始电流Initial Current项为0。Number of parallel branch项按照电机的设置要求，其值为1。参数设置完成后，点击确定退出。 需要说明的一点是，建议在设置Maxwell与Simplorer连接功能即第一步之前，记录电压激励源下的电阻和电感。事实上，这里的电组和电感就是Maxwell 2D计算出的电机的定子电阻与定子电感。这两个数据在外电路的连接中会使用到，在后面会详细说明。 至此，Maxwell端的设置完毕。 1.1.2 Simplorer端的设置 Simplorer端的设置，主要是对电机外电路的设置，具体的电路会在空载实验和额定负载实验中详细给出，这里不再赘述。
Samcef 热烧蚀及热固耦合分析
Samcef Mecano 客户和应用案例 EADS Astrium 公司曾作为协助方之一与LMS SAMTECH 公司合作开发了Amaryllis 软件，而后不断帮助Amaryllis 软件在整个欧洲航天领域中的推广和使用，并且极其欣赏Amaryllis 软件分析结果的精确性给EADS Astrium 宇航研究带来的便利。如今Amaryllis 软件已在其热防护领域被大范围使用，而最初时EADS 集团利用Amaryllis 软件进行仿真实验相关性分析时就已经对软件的计算能力和精确性赞叹不已。 在AURORA 返回舱烧蚀热防护设计项目中，AURORA 返回舱结构呈倒置的伞状，返回舱在中心的球罐结构中被保护起来，再入大气层速度高达13km/s ，热流达6~9MW/m2 。 EADS ASTRIUM 采用SAMCEF Amaryllis 和BOSS Quattro 相结合的方式，进行了热防护材料的优化选择和厚度设计，在考虑重量、温度和烧蚀厚度等约束的情况下，实现了返回舱不同部位分布采用不同材料的优化设计方案 图中所示，样件在等离子束喷射的环境下进行试验，样件为轴对称结构，另外就是需要考虑等离子束的偏离入射。实验进行之后，用户测量了样件的几何尺寸变化、残渣、气体量及能量，并从中评估了此烧蚀材料的各项主要性能指标。 烧蚀样件实验示意图 而后开始在Amaryllis 环境下建模并完成热解烧蚀计算，下图中是建模时输入的烧蚀材料密度分布，以及计算结果烧蚀结束时的温度和材料密度分布。
样件 2D 轴对称初始模型 样件2D轴对称模型（网格已退化）计算结果温度分布（左）及密度分布（右） 而后，EADS Astrium使用Amaryllis软件负责欧洲AURORA返回舱项目中对烧蚀热防护结构的分析。AURORA返回舱结构呈倒置的伞状，返回舱在中心的球罐里被保护起来。 瞬态过程中随驻点压力变化的温度历程曲线及物质消耗率曲线与实验结果的对比 AURORA返回舱热防护结构示意图
ANSYS耦合场分析指南
ANSYS非线形分析指南基本过程 耦合场分析 耦合场分析的定义 耦合场分析是指在有限元分析的过程中考虑了两种或者多种工程学科（物理场）的交叉作用和相互影响（耦合）。例如压电分析考虑了结构和电场的相互作用：它主要解决由于所施加的位移载荷引起的电压分布问题，反之亦然。其他的耦合场分析还有热-应力耦合分析，热-电耦合分析，流体-结构耦合分析，磁-热耦合分析和磁-结构耦合分析等等。 耦合场分析的类型 耦合场分析的过程取决于所需解决的问题是由哪些场的耦合作用，但是，耦合场的分析最终可归结为两种不同的方法：序贯耦合方法和直接耦合方法。 序贯耦合解法 序贯耦合解法是按照顺序进行两次或更多次的相关场分析。它是通过把第一次场分析的结果作为第二次场分析的载荷来实现两种场的耦合的。例如序贯热-应力耦合分析是将热分析得到的节点温度作为“体力”载荷施加在后序的应力分析中来实现耦合的。 直接耦合解法 直接耦合解法利用包含所有必须自由度的耦合单元类型，仅仅通过一次求解就能得出耦合场分析结果。在这种情形下，耦合是通过计算包含所有必须项的单元矩阵或单元载荷向量来实现的。例如利用单元SOLID5，PLANE13，或SOLID98可直接进行压电分析。 何时运用直接耦合解法或序贯耦合解法 对于不存在高度非线性相互作用的情形，序贯耦合解法更为有效和方便，因为我们可以独立的进行两种场的分析。例如，对于序贯热-应力耦合分析，可以先进行非线性瞬态热分析，再进行线性静态应力分析。而后我们可以用热分析中任意载荷步或时间点的节点温度作为载荷进行应力分析。这里耦合是一个循环过程，其中迭代在两个物理场之间进行直到结果收敛到所需要的精度。 直接耦合解法在解决耦合场相互作用具有高度非线性时更具优势，并且可利用耦合公式一次性得到最好的计算结果。直接耦合解法的例子包括压电分析，伴随流体流动的热传导问题，以及电路-电磁场耦合分析。求解这类耦合场相互作用问题都有专门的单元供直接选用。 第1页
COMSOL与SPICE场路耦合
Inductor in an Amplifier Circuit This model studies a finite element model of an inductor inserted into an electrical amplifier circuit. Introduction Modern electronic systems are very complex and depend heavily on computer aided design in the development and manufacturing process. Common tools for such calculations are based on the SPICE format originally developed at Berkeley University (Ref. 1). The SPICE format consists of a standardized set of models for describing electrical devices—especially semiconductor devices such as transistors, diodes, and thyristors. SPICE also includes a simple, easy-to-read text format for circuit netlists and model parameter specifications. Although the netlist format is essentially the same as it was from the beginning, the set of models and model parameters constantly changes, with new models being added according to the latest achievements in semiconductor device development. When the devices are scaled down, new effects appear that have to be properly modeled. The new models are the result of ongoing research in device modeling. When an engineer is designing a new electronic component, like a capacitor or an inductor, the SPICE parameters for that device are not known. They are either extracted from finite element tools such as COMSOL Multiphysics or from measurements on a prototype. To speed up the design process it can be convenient to include the finite element model in the SPICE circuit simulation, calculating the device behavior in an actual circuit. This model takes a simple amplifier circuit and exchanges one of its components with a finite element model of an inductor with a magnetic core. COMSOL Multiphysics calculates the transient behavior of the entire system. Importing a SPICE circuit netlist brings in the circuit elements along with their model parameters and location in the circuit. All elements can be edited in COMSOL Multiphysics, and any pair of nodes can connect to the finite element model. Model Definition The inductor model uses the Magnetic Fields physics of the AC/DC Module, solving for the magnetic potential A:
【ANSYS分析】耦合场分析
第四章耦合场分析 耦合场分析的定义 耦合场分析是指在有限元分析的过程中考虑了两种或者多种工程（物理场）的交叉作用和相互影响（耦合）。例如压电分析考虑了结构和电场的相互作用：它主要解决由于所施加的位移载荷引起的电压分布问题，反之亦然。其他的耦合场分析还有热-应力耦合分析，热-电耦合分析，流体-结构耦合分析，磁-热耦合分析和磁-结构耦合分析等等。 耦合场分析的类型 耦合场分析的过程取决于所需解决的问题是由哪些场的耦合作用，但是，耦合场的分析最终可归结为两种不同的方法：序贯耦合方法和直接耦合方法。 序贯耦合解法 序贯耦合解法是按照顺序进行两次或更多次的相关场分析。它是通过把第一次场分析的结果作为第二次场分析的载荷来实现两种场的耦合的。例如序贯热-应力耦合分析是将热分析得到的节点温度作为“体力”载荷施加在后序的应力分析中来实现耦合的。 直接耦合解法 1
直接耦合解法利用包含所有必须自由度的耦合单元类型，仅仅通过一次求解就能得出耦合场分析结果。在这种情形下，耦合是通过计算包含所有必须项的单元矩阵或单元载荷向量来实现的。例如利用单元SOLID5，PLANE13，或SOLID98可直接进行压电分析。 何时运用直接耦合解法或序贯耦合解法 对于不存在高度非线性相互作用的情形，序贯耦合解法更为有效和方便，因为我们可以独立的进行两种场的分析。例如，对于序贯热-应力耦合分析，可以先进行非线性瞬态热分析，再进行线性静态应力分析。而后我们可以用热分析中任意载荷步或时间点的节点温度作为载荷进行应力分析。这里耦合是一个循环过程，其中迭代在两个物理场之间进行直到结果收敛到所需要的精度。 直接耦合解法在解决耦合场相互作用具有高度非线性时更具优势，并且可利用耦合公式一次性得到最好的计算结果。直接耦合解法的例子包括压电分析，伴随流体流动的热传导问题，以及电路-电磁场耦合分析。求解这类耦合场相互作用问题都有专门的单元供直接选用。 1
Ansys软体使用_热固耦合之降温分析_20091124
分類 Ansys軟體使用 題目 熱固耦合之降溫分析 撰寫者 日期 2009/11/24 參考資料 https://www.360docs.net/doc/2811246681.html,/customer/default.asp ANSYS workbench 基礎訓練課程 附錄列表 內容 本次介紹的為，在一高溫鑄造成形之金屬元件，於降溫過程中及降到室溫後熱應力的變化，因涉及時間歷程本應屬於暫態分析，但實際是求取每一溫度下的穩態解，而於ansys workbench 中的分類於transient structure模組中，如下圖所示。此分析假設整個元件均元散熱，並不考慮幾何熱阻之效應。
Step1、邊界描述 延續上次使用bonded constrain 的分析，目前之幾何配置於16000C 下，並未加載任何邊界條件，其應力皆為零，要計算在10秒內溫度降至250C 後的應力分佈。 Step2、材料設定 於ansys 中已有設定材料之熱膨脹係數，但其預設之參考溫度為250C ，而其判斷熱應力的方式為，現在之溫度與參考溫度之差，再乘上熱膨脹係數，而本分析中之參考溫度為尚無熱應力存在之成形溫度16000C ，故將參考溫度改成此值。依序點選engineering data →s tructure steel →reference temperature 16000C 250 C 10s σ=?
Step3、Model 模組 將幾何之iges 檔匯入geometry 模組，於model 模組中設定溫度變化 點選analysis setting ，於step control →step end time 設定分析結束時間，10秒 於load 中點選thermal condition ，回到transient 下，設定溫度變化 (1)._______ (2).______ (3).____________ (1).
ANSYS电磁场分析指南 第十一章 磁宏
第十一章磁宏 11.1 什么是电磁宏 电磁宏是ANSYS宏命令，其主要功能是帮助用户方便地建立分析模型、方便地获取想要观察的分析结果。目前，ANSYS提供了下列宏命令，可用于电磁场分析： ·CMATRIX：计算导体间自有和共有电容系数 ·CURR2D：计算二维导电体内电流 ·EMAGERR：计算在静电或电磁场分析中的相对误差 ·EMF：沿预定路径计算电动力（emf）或电压降 ·FLUXV：计算通过闭合回路的通量 ·FMAGBC：对一个单元组件加力边界条件 ·FMAGSUM：对单元组件进行电磁力求和计算 ·FOR2D：计算一个体上的磁力 ·HFSWEEP：在一个频率范围内对高频电磁波导进行时谐响应分析，并进行 相应的后处理计算 ·HMAGSOLV：定义2-D谐波电磁求解选项并进行谐波求解 ·IMPD：计算同轴电磁设备在一个特定参考面上的阻抗 ·LMATRIX：计算任意一组导体间的电感矩阵 ·MAGSOLV：对静态分析定义磁分析选项并开始求解 ·MMF：沿一条路径计算磁动力 ·PERBC2D：对2—D平面分析施加周期性约束 ·PLF2D：生成等势的等值线图 ·PMGTRAN：对瞬态分析的电磁结果求和 ·POWERH：在导体内计算均方根（RMS）能量损失
·QFACT：根据高频模态分析结果计算高频电磁谐振器件的品质因子 ·RACE：定义一个“跑道形”电流源 ·REFLCOEF：计算同轴电磁设备的电压反射系数、驻波比、和回波损失 ·SENERGY：计算单元中储存的磁能或共能 ·SPARM：计算同轴波导或TE10模式矩形波导两个端口间的反射参数 ·TORQ2D：计算在磁场中物体上的力矩 ·TORQC2D：基于一个圆形环路计算在磁场中物体上的力矩 ·TORQSUM：对2-D平面问题中单元部件上的Maxwell力矩和虚功力矩求和 本章对这些宏有详细描述。在ANSYS命令手册和理论手册对这些宏有更详细的描述。 下面的表格列出了这些电磁宏的使用范畴。
耦合分析[1]
耦合及约束方程讲座一、耦合 当需要迫使两个或多个自由度取得相同（但未知）值，可以将这些自由度耦合在一起。耦合自由度集包含一个主自由度和一个或多个其它自由度。 典型的耦合自由度应用包括： ?模型部分包含对称； ?在两重复节点间形成销钉、铰链、万向节和滑动连接； ?迫使模型的一部分表现为刚体。 如何生成耦合自由度集 1.在给定节点处生成并修改耦合自由度集 命令：CP GUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Couple DOFs 在生成一个耦合节点集之后，通过执行一个另外的耦合操作（保证用相同的参考编号集）将更多节点加到耦合集中来。也可用选择逻辑来耦合所选节点的相应自由度。用CP命令输入负的节点号来删除耦合集中的节点。 要修改一耦合自由度集（即增、删节点或改变自由度标记）可用CPNGEN 命令。（不能由GUI直接得到CPNBGEN命令）。 2.耦合重合节点。 CPINTF命令通过在每对重合节点上定义自由度标记生成一耦合集而实现对模型中重合节点的耦合。此操作对“扣紧”几对节点（诸如一条缝处）尤为有用。 命令：CPINTF GUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Coincident Nodes 3.除耦合重复节点外，还可用下列替换方法迫使节点有相同的表现方式： o如果对重复节点所有自由度都要进行耦合，常用NUMMRG命令（GUI：Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Merge Items） 合并节点。 o可用EINTF命令（GUI：Main Menu> Preprocessor>Create> Elements >At Coincid Nd）通在重复节点对之间生成2节点单元来 连接它们。 o用CEINTF命令（GUI：Main Menu>Preprocessor> Coupling/Ceqn >Adjacent Regions）将两个有不相似网格模式的区域 连接起来。这项操作使一个区域的选定节点与另一个区域的选定单 元连接起来生成约束方程。 生成更多的耦合集 一旦有了一个或多个耦合集，可用这些方法生成另外的耦合集：