关于高斯热源移动加热半无限大平板的结果
前段时间在这里发了不少有关高斯热源移动加热的帖子.得到不少朋友的帮助,现在结果出来了,想请做热分析的朋友帮忙看一下,结果是不是可行.我是用两种方法做的,
第一种方法采用gui方式调用函数编辑器定义载荷函数,然后用命令流编制循环,进行加载.详细的命令流和操作见我的一个帖子http://www.simwe.com/forum/post/view?bid=40&id=482475&sty=1&tpg=1&age=100
最后得到的结果如下图
Re:关于高斯热源移动加热半无限大平板的结果
第二种方法采用Table型数组,定义模型表面各个节点在不同时刻的载荷值,我是参考论坛上面以前的帖子做的.详细的命令流如下:
/UNITS,SI
/CONFIG,NRES,10000
/PREP7
ET,1,SOLID70
MP,DENS,1,3200
MP,C,1,840
MP,KXX,1,16.8
/VIEW,1,1,1,1
BLOCK,0,0.04,0,0.04,0,0.004
SAVE
LESIZE,1,,,40
LESIZE,4,,,40
LESIZE,9,,,4
MSHKEY,1
VATT,1,1,1
VMESH,1
/PNUM,DEFA
EPLOT
FINISH
/SOLU
LSIZE=0.001
V=0.05
TINC=LSIZE/V
rb=0.002
pi=3.1415926
Q=600
Qmax=Q/(pi*rb*rb)
R=0.002
MAX_TIME=41
MAX_X=41
MAX_Y=41
*DIM,laser,TABLE,MAX_X,MAX_Y,MAX_TIME,X,Y,TIME
*DO,K,1,MAX_TIME,1
*DO,I,1,MAX_X,1
laser(I,0,K)=(I-1)*LSIZE
*ENDDO
*DO,J,1,MAX_Y,1
laser(0,J,K)=(J-1)*LSIZE
*ENDDO
*DO,I,1,MAX_X,1
*DO,J,1,MAX_Y,1
XCENTER=V*(K-1)*TINC
YCENTER=0.02
DISTANCE=SQRT(((I-1)*LSIZE-XCENTER)**2+((J-1)*LSIZE-YCENTER)**2)
*IF,DISTANCE,LE,R,THEN
laser(I,J,K)=Qmax/EXP(2*DISTANCE**2/(0.002**2))
*ELSE
laser(I,J,K)=0
*ENDIF
*ENDDO
*ENDDO
laser(0,0,K)=(K-1)*TINC
*ENDDO
ANTYPE,TRANS
TUNIF,27
KBC,1
*SET,DELT,1
TIMINT,ON
AUTOTS,OFF
TT=0.8
*DO,TM,1E-6,TT,TINC
/VIEW,1,1,1,1
/ANG,1
/REP,FAST
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,2
/GO
!*
TIME,TM
AUTOTS,0
DELTIM, , , ,1
KBC,0
!*
TSRES,ERASE
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,2
/GO
!*
!*
SFA,P51X,1,HFLUX,%laser%
SOLVE
OUTRES,ALL,ALL,
/PSF,HFLUX,,2
/REPLOT
*ENDDO
OUTRES,ALL,ALL,
FINISH
最后也得到了一个结果,而且结果的变化趋势和上面那种方法的一样,但温度的具体数值却不一样.两种方法应用的单位制不一样,第一种方法的温度单位是开,第二种的温度单位是摄氏度
Re:关于高斯热源移动加热半无限大平板的结果
我现在想问的就是,究竟哪一种方法的结果是正确的.两种方法得到的结果中温度变化的趋势对吗?我的模型就是一个高斯热源(激光束)沿x轴方向,匀速移动,加热一个半无限大平板.模型设定为绝热,即除了激光这个高斯热源对作用区域施加热流密度外,没有别的边界条件.材料是氮化硅工程陶瓷,工件的初始温度是室温300K(27摄氏度).
Re:关于高斯热源移动加热半无限大平板的结果
我们作实验也有用到激光源,我刚开始做这方面的工作,楼主的两个计算过程我都看了,觉得第二个结果更确切一点建议楼主进一步再做以下热应力分析,也许从结果中更能说明问题
Re:关于高斯热源移动加热半无限大平板的结果
材料是氮化硅工程陶瓷,工件的初始温度是室温300K(27摄氏度).显然上面的那个温度较高，达到2000℃，下面才900℃；你看实际情况有多大，以及氮化硅工程陶瓷的烧结温度是多大，不就知道哪个好了？
恭喜你成功！
Re:关于高斯热源移动加热半无限大平板的结果
呵呵,昨天给导师打电话咨询了一下(他在上海培训),他的意见也是认为第二种比较正常.后来我自己用第二种方法又做了一下加热钢板的仿真,结果也比较正常.这样的话,就是第二种方法正确了.关于第一种方法,我想了一下,错误的原因应该在于当载荷加热下一个区域的时候,上一个区域上的载荷仍然起作用.
Re:关于高斯热源移动加热半无限大平板的结果
我想了一下,错误的原因应该在于当载荷加热下一个区域的时候,上一个区域上的载荷仍然起作用.以上的分析何以见得。有何证据？你知道ANSYS内部怎么操作的吗？
Re:关于高斯热源移动加热半无限大平板的结果
以上只是个人的一点想法,我准备马上做一下验证,验证方法很简单,只要在我以前的命令流中的最后一个循环里面,加上下面的命令流allsel,all
sf,all,hflux,0
这样就能在每次求解后,把求解区域上面的载荷移除
等下上传验证后的结果
Re:关于高斯热源移动加热半无限大平板的结果
刚才加了那两个语句之后,发现结果还是一样.不知道是语句没有起作用,还是什么原因.今天晚上再想想办法.看看能不能确定就是我说的那个原因Re:关于高斯热源移动加热半无限大平板的结果
就函数加载我曾经向JNJL斑竹学习过，这种加载方式好像是ANSYS内部把各个时间点的对应节点的热流率都进行了计算，下面是她提供的一个程序：一、普通情况下加移动热源的命令流及结果。
/filname,maichong3,0
/title,the thick of the board is 3mm,velocity is 0.5m/min
/prep7
et,1,solid70
keyopt,1,2,0
keyopt,1,4,0
keyopt,1,7,0
keyopt,1,8,0
!*
!99.75%fe
mptemp,1,0,20,200,500,800,1100,1500
mpdata,dens,1,1,7880,7880,7710,7588,7320,7278
mpdata,kxx,1,1,53.18,47.74,36.01,32,29.3,25
mpdata,c,1,1,470,470,470,935,1879,1879
mpdata,enth,1,1,7.17e8,14.35e8,28.7e8,43.7e8,52.95e8,82.15e8
block,-0.025,0.025,-0.003,0,0,0.3,
block,-0.005,0.005,-0.003,0,0,0.3,
vsel,s,volu,,1,2
vovlap,all
vglue,all
numcmp,line
numcmp,area
numcmp,volu
/replot
aesize,all,0.001,
lesize,all,0.001, , , ,1, , ,1,
esize,0.001,0,
mshkey,1
mshape,0,3d
vmesh,1
esize,0.01,0,
aesize,all,0.01,
lesize,all,0.01, , , ,1, , ,1,
mshkey,1
mshape,0,3d
vmesh,2,3
/view, 1 ,1,1,1
/ang, 1
/rep,fast
/psf,hflu,,2,0
/pnum,line,1
finish
/solu
antype,trans
tunif,20
timint,on !time integration = on
sfa,1,,conv,50,25,!w/m**2*c
sfa,2,,conv,50,25,
sfa,12,,conv,50,25,
sfa,16,,conv,50,25,
sfa,11,,conv,12.5,25,!bottom
sfa,5,,conv,12.5,25,
sfa,15,,conv,12.5,25,
allsel,all
autots,on
timint,on
kbc,1 !step
time,2
deltim,0.02,0.02,0.1
outres,all,4
nsel,s,loc,x,-0.003,0.003
nsel,r,loc,y,0
nsel,r,loc,z,0,0.3
sf,all,hflu,%feng%
!其中%feng%为
200*24*0.6/{pi}/{pi}/(0.003^2)*exp(-1e6*100*({x}^2+({z}-8.3e-3* {time})^2))
allsel,all
solve
可以看出ANSYS已经考虑了时间的因素，即载荷步的因素。我想无需作删除前面的载荷，因为它已经不起作用了。
不过，你能够作一下深入的探讨更好，可以更加深入的理解这种加载方式。愿你有新的发现！
Re:关于高斯热源移动加热半无限大平板的结果
谢谢.我昨天尝试对第一种方法进行改进,在每次加载后删除载荷,结果最后得到的结果还是差不多.呵呵,这样看来就不是以前载荷的影响了.但为什么两种方法的结果差别这么大,我想我还要仔细研究一下.等有结果了,再发到论坛上来Re:关于高斯热源移动加热半无限大平板的结果
你的第一篇帖子中激光源的功率为8000，而这以篇中为600，这个数值应该有误，另板的尺寸不一致，也会对温度值有些影响，这一些应一致才能作比较，我倾向于第一种方法，这样更有逻辑性。Re:关于高斯热源移动加热半无限大平板的结果
还有，激光源的半径为0.002，而单元尺寸仅为0.001，根本体现不出高斯热源的分布形态特点，这一点应请楼主注意。Re:关于高斯热源移动加热半无限大平板的结果
To后起之秀:谢谢你的建议!今天又仔细把第一种方法的命令流修改了一下,让加工参数等一些初始条件与第二种方法一致,最后得到的温度场的分布基本一致.呵呵,这就肯定了第二种方法,其实两种方法殊途同归.用第二种方法的好处是能够一次性将不同节点在不同时刻的温度加载上去,一步到位;用第一种方法则避免了直接在命令流中使用表数组(一般来说,新手对表数组的理解很不够),但是要对热源的移动过程非常清楚,并且修改起来也没有第二种方便.
稍后将发上两种方法在同一系列参数下下的仿真结果.
Re:关于高斯热源移动加热半无限大平板的结果
下面发上重新做过后的两种方法的结果.将第一种方法的命令流中的参数改为和第二种方法一样,并且划分网格的方式也一致.最后得到的结果如下:
Re:关于高斯热源移动加热半无限大平板的结果
第二种方法的结果图前面已经有了,但是为了方便对比,这里再重新发一次.希望斑竹不会介意.Re:关于高斯热源移动加热半无限大平板的结果
从上面两个图中可以看出,最后得到的温度场的分布基本上一致,并且温度值也差别不大.唯一的区别就是最高温度区的位置不同,第一种方法得到的结果中最高温度区的位置稍稍偏后,不过我估计这应该是步长和作用时间没有设置好的原因.至于后起之秀提出的步长太大的问题,我也注意到了.我个人觉得这可以通过将模型尺寸缩小并且减小网格尺寸来实现,当然令步长为一个网格单元.这样就能实现移动热源的近似连续加载.
另外,风之子提供了第三种方法,就是利用动坐标进行加载,这个方法目前我还没有尝试,因为最近一段时间一直在对上述结果做后处理,还要集合其他材料,准备发表论文.所以尝试第三种方法的事情就一直拖下来了.等有时间了,把三种方法都做一下对比,总结一下三种方法,等于是给出了解决移动高斯热源问题的不同思路吧.呵呵,到时候希望大家支持我的帖子.
Re:关于高斯热源移动加热半无限大平板的结果
关于楼上的帖子，我想说的是很有道理的，激光源的半径为0.002，单元尺寸0.001比较粗糙，体现不出高斯热源分布的形态特点。建议少一个数量级！以前有师姐用phoenics作过类似研究，采用动态坐标系，得出结果和实际比较验证比较理想，我也在坐这方面的工作，这两天就在坐温度采集装置，准备验证一下ansys运算的结果！
Re:关于高斯热源移动加热半无限大平板的结果
建议楼主采用如下的网格划分方式：另温度最高点不一致的问题我看是不是载荷步的问题，第一种载荷步为40，第二种载荷步为41，在第一种方法中楼主首先已经将热源偏移了一个热源半径，我想应对结构有影响Re:关于高斯热源移动加热半无限大平板的结果
移动热源欣欣向荣啊，建议大家把各自的研究对象说一下，我是作火焰加热钢板的三维曲面成形。
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