表面效应单元-单元质量不合格的原因分析

wxwieandy

使用surf151表面效应单元，含有外部附加节点，在模拟感应加热求解计算时提示单元质量错误，很疑惑，为什么会出现这样的错误提示呢？（单元质量不合格），命令流如下：思考了3天，始终没有找到表面效应单元质量不合格原因，希望大家指点迷津，谢谢！

!------------感应线圈截面参数20×20mm-10×10mm

/filenam, induc

/prep7

!shpp,off

/title, induction heating of a solid cylinder billet

/com,

et,1,13,,,1             ! PLANE13, axisymmetric, AZ dof

et,2,13,,,1

et,3,151,,,1,1,1          ! SURF151, thermal, radiation

r,3,0

row_in=0.0065           ! inner radius of copper conductor

row_out=0.014           ! out radius of copper conductor

sleeve_out=0.015        ! out radius of sleeve

ric=0.019               ! inner radius of induction coil

roc=0.039              ! outer radius of induction coil

ro=0.125               

d_coil=0.014           

h_coil=0.02            

t=0.08               

h_sleeve=0.01         

freq=1500               ! frequency (Hz.)

pi=4*atan(1)            ! pi

cond=5.71e7            

muzero=4e-7*pi          ! free-space permeability

murx=1               

skind=sqrt(1/(pi*freq*cond*muzero*murx)) ! skin depth

ftime=4        ! final time

tinc=2                 ! time increment for harmonic analysis

time=0                  ! initialize time

delt=0.05                ! maximum delta time step

emunit,mks                     ! set magnetic units

mp,murx,1,1             ! air relative permeability

mp,murx,3,1             ! coil relative permeability

mp,murx,2,1             !copper relative permeability

mptemp,1,20,100,200,250,500,600       ! temps for resistivity

mptemp,7,750,900,1000

mpdata,rsvx,2,1,1.78e-8,2.33e-8,2.92e-8,3.35e-8,5.386e-8,6.25e-8

mpdata,rsvx,2,7,7.41e-8,8.75e-8,9.72e-8 ! copper resistivity

rectng,0,row_in,0,t/2            

rectng,row_in,row_out,0,t/2        ! 铜管

rectng,row_out, ric,0,t/2   !线圈和铜管之间的空气场

rectng,ric,roc,d_coil/2,d_coil/2+h_coil     ! 实心线圈截面

rectng,ric+h_coil/4,roc-h_coil/4,d_coil/2+h_coil/4,d_coil/2+0.75*h_coil !线圈中的空心截面

rectng,0,ro,0,t/2       ! outer air

alls

aptn,all         !面布尔运算

alls

arsym,y,all,,,,0,0  !创建对称面

nummrg,kp

numcmp,kp

lsel,s,length,,row_out-row_in

asll,s

aatt,2,1,1          !为铜管分配材料编号2,实常数集1和单元类型1

cm,copper,area   

lsel,s,length,,0.5*h_coil

asll,s,1

cm,air_1,area   

lsel,s,length,,h_coil

lsel,a,length,,0.5*h_coil

asll,s,1

asel,u,,,air_1

aatt,3,1,2         

cm,coil,area      

alls

asel,u,,,copper

asel,u,,,coil

aatt,1,1,2      

cm,air,area         !创建空气面组件

alls

lesize,all,0.001

mshape,0,2d

amesh,copper

amesh,coil

amesh,air

nummrg,node

numcmp,node

n               !为surf151创建空间节点

*get,nmax,node,,num,max

type,3        !激活第三种单元类型

real,3        !实常数集编号为3

mat,2

ksel,s,loc,x,row_out

lslk,s,1

lmesh,all

esll,s

emodif,all,3,nmax      

et,3,0               ! reset type 3 to null element

alls

/solu

nsel,s,loc,x

nsel,u,,,nmax         

d,all,az,0              ! apply flux-normal b.c.

alls

esel,s,mat,,3

bfe,all,js,,,,33.3e6      ! apply current density to coil

alls

antyp,harm

harfrq, freq             !感应加热的频率

physics,write,emag      ! write emag physics file

finish

/prep7

lsclear,all             ! clear all b.c.'s and options

et,1,55,,,1             ! PLANE55 thermal element, axisymmetric

et,2,0                  ! null element type for coil and air region

et,3,151,,,1,1,1        ! SURF151 element for radiation

keyopt,3,9,1

r,3,1,5.67e-8           ! form factor, Stefan-Boltzmann constant

mp,dens,2,8.9e3        

mptemp

mptemp,1,0,20,100,300,400,600      

mptemp,7,800,1000,1100

mpdata,kxx,2,1,401,398,393,384,379,366

mpdata,kxx,2,7,352,336,170

mptemp

mptemp,1,0,20,100,200,600,1000      

mptemp,7,1100

mpdata,c,2,1,0.34e3,0.38e3,0.39e3,0.4e3,0.44e3,0.48e3

mpdata,c,2,7,0.5e3

mp,emis,2,.60                  

finish

/solu

alls

antype,trans

toffst,273   

tunif,25                       ! initial uniform temperature

d,nmax,temp,25                ! ambient temperature

cnvtol,heat,1                   ! convergence tolerance

kbc,1                           ! step loads

trnopt,full

autots,on                        ! auto time-stepping

deltim,1e-3,1e-4,delt,on      ! time step control

outres,all,all                ! save all load step information

physics,write,thermal           ! write thermal physics file

finish

alls

*do,i,1,ftime/tinc   ! solution *do loop

time=time+tinc         ! increment time

physics,read,emag    ! read emag physics file

/solu

*if,i,eq,1,then

tunif,25                ! initial temperature

*else

ldread,temp,last,,,,,rth     ! read thermal analysis temperatures

*endif

solve                         ! solve harmonic analysis

finish

!------------------------------------------

physics,read,thermal          ! read thermal physics file

/assign,esav,therm,esav        ! redirect files for use in thermal restart

/assign,emat,therm,emat

/solu

parsav,scalar,parameter,sav   !save parameters before multiframe restart

*if,i,gt,1,then

antype,trans,rest            ! thermal restart

*endif

parres,new,parameter,sav     !restore parameters after multiframe restart

time,time                    ! time at end of thermal run

esel,s,mat,,2                ! select billet region

ldread,hgen,,,,2,,rmg           !apply coupled joule heating load from emag

esel,all

solve

finish

/assign,esav                  ! reassign files to default

/assign,emat

*enddo                       ! end of solution looping

finish

save                          ! save database

/post26                        ! time-history postprocessor

/show

nsol,2,1,temp,,tempcl         ! store temperature at billet centerline

nsol,3,2,temp,,tempsurf        !store temperature at billet outer diameter

plvar,2,3                      ! plot temperature rise over time

prvar,2,3