Термомеханика в деталях

[bubblyk 6]

Знатоки форума, подскажите, как смоделировать простую (на первый взгляд) задачу термомеханики в упругой постановке.

 

Есть брусок правильный формы ака кирпич, в котором генерируется НЕРАВНОМЕРНОЕ удельное тепловыделение (HGEN). Задняя и передняя поверхности конвективно охлаждаются с известными (но различными) коэффициентами теплоотдачи и температурами жидкости/газа. Свойства кирпича (теплофизика + механика) принимаются зависящими от температуры.

Постановка - стационарная

Собственно вопрос : как грамотно смоделировать температурное поле в кирпиче с учетом температурного расширения?

 

Исходный код приложил.

 

 

Надеюсь на коллективный разум и опыт!

EPTH2D.mac

p.s.

 

Если есть опыт решения этой задачи в Ansys WB, тоже можно сюда приложить командные вставки.

[AlexKaz 1,848]

3 часа назад, bubblyk сказал:

как грамотно смоделировать температурное поле в кирпиче с учетом температурного расширения?

Для начала, Вам видимо надо иметь HGEN только в конкретных точках, независимо от формы изделия. Так?

 

Если так, как обычно, в цикле for и т.п.

- задать координатное распределение HGEN

- найти решение линейной задачи

- сравнить смещение узлов NGEN с нужным распределением

- подкорректировать координатное распределение HGEN

 

И так до победного. Как именно Вы будете тут изменять координаты HGEN - это мягко говоря не нам подсказывать. Пусть какой-нибудь цикл с Нелдером-Мидом это считает, см. принципы оптимизации.

4 часа назад, bubblyk сказал:

Если есть опыт решения этой задачи в Ansys WB, тоже можно сюда приложить командные вставки.

APDL универсален и не сложен. Быстрее освоить азы apdl и самому решить эту весьма простую задачу, чем ждать готового скрипта.

 

Но, возможно, найти нужно что-то другое?

[bubblyk 6]

Спасибо, изучаю APDL. Сам код пишу.

 

В этой задаче не вижу проблему в чем ошибка.

2 часа назад, AlexKaz сказал:

Для начала, Вам видимо надо иметь HGEN только в конкретных точках, независимо от формы изделия. Так?

 

Если так, как обычно, в цикле for и т.п.

- задать координатное распределение HGEN

- найти решение линейной задачи

- сравнить смещение узлов NGEN с нужным распределением

- подкорректировать координатное распределение HGEN

 

И так до победного. Как именно Вы будете тут изменять координаты HGEN - это мягко говоря не нам подсказывать. Пусть какой-нибудь цикл с Нелдером-Мидом это считает, см. принципы оптимизации.

APDL универсален и не сложен. Быстрее освоить азы apdl и самому решить эту весьма простую задачу, чем ждать готового скрипта.

 

Но, возможно, найти нужно что-то другое?

 

Цикл for в APDL не существует, аналог - do-enddo. Так собственно и программировал в приложенном ранее файле.

 

Распределение HGEN задавал в виде таблицы от X,Y, Z, используя *dim и циклы, заодно проверив значения (таблица верная получалась).

 

Верно я понял по ответу, что Вы имели ввиду именно для каждого узла задать конкретное значение тепловыделения, а не таблицей?

 

Про линейную задачу, простите, не до конца понимаю терминологию (я не механик, но теплофизик)

[AlexKaz 1,848]

9 часов назад, bubblyk сказал:

Про линейную задачу, простите, не до конца понимаю терминологию (я не механик, но теплофизик)

 

9 часов назад, bubblyk сказал:

Верно я понял по ответу, что Вы имели ввиду именно для каждого узла задать конкретное значение тепловыделения, а не таблицей?

Это был вопрос просто о приближении задачи к реальности во втором приближении. Как понимаю, Вам это не надо.

 

9 часов назад, bubblyk сказал:

не вижу проблему в чем ошибка.

Не знаю, надо отлаживать построчно. Только на след. неделе будет время пересмотреть.

В коде пишется про смену КЭ теплового на КЭ солида, а работа идёт с plane... Короче, могу только посоветовать начать отладку, наставить в цикле DO команды вывода переменных в консоль и не забывать смотреть в консоль, где в выводе лога пишутся ошибки и возможные исправления.

[bubblyk 6]

3 часа назад, AlexKaz сказал:

 

Это был вопрос просто о приближении задачи к реальности во втором приближении. Как понимаю, Вам это не надо.

 

Не знаю, надо отлаживать построчно. Только на след. неделе будет время пересмотреть.

В коде пишется про смену КЭ теплового на КЭ солида, а работа идёт с plane... Короче, могу только посоветовать начать отладку, наставить в цикле DO команды вывода переменных в консоль и не забывать смотреть в консоль, где в выводе лога пишутся ошибки и возможные исправления.

 

 

 

Спасибо за поддержку, AlexKaz!

1 Прошу прощения - приложил не последнюю версию кода. Исправляюсь.
Решил для простоты смоделить 2d задачу, когда получится - доработаю 3d.

 

2 Перечитывал ранее написанные Вами ответы, показалось, будто мы решаем различные задачи.
Еще раз поясню задачу, которую желаю замоделить.

а) Кирпич генерит внутри себя тепловую энергию (хим. / ядерные / эл-маг реакции, в явном виде не рассматриваются ).
Внешнего поля, в котором координатным (табличным) методом задается HGEN - НЕ СУЩЕСТВУЕТ в рамках модели.
б) Термодеформации, возникающие в кирпиче - упругие. Нагружения, приводящие к пластическим формоизменениям, отсутствуют.
в) ТФ и ФМ свойства кирпича задаются зависимыми от температуры.

 

3) У меня выходит выполнить моделирование тепловой и НДС задач в отдельности, но сходимость к каким-то фиксированным значениям TEMP не достигается.
Догадка: согласно коду HGEN зависит от координат ГСК. По мере деформирования кирпича HGEN в элементах изменяется, но не "пропорционально" исходной заданной таблице HEATGEN. Как связать новые положения узлов (исх + перемещения на каждой новой итерации в цикле) с тепловыделением - пока не понимаю.
Ясно лишь одно - полное генерируемое тепло кирпича (Вт) СОХРАНЯЕТСЯ, вводится поправка на HGEN, пропорциональная относительному изменению объема.

 

4) "приближение задачи к реальности во втором приближении"...
Не понял, какое приближение Вы имели ввиду, и какое второе

EPTH2D.mac

[soklakov 1,482]

29.03.2024 в 14:40, bubblyk сказал:

Если есть опыт решения этой задачи в Ansys WB, тоже можно сюда приложить командные вставки.

а зачем командные вставки?

неравномерное тепловыделение через External Data подтянуть... что у вас там еще сложности вызывает?

30.03.2024 в 09:54, bubblyk сказал:

сходимость к каким-то фиксированным значениям TEMP не достигается.

подробности?

30.03.2024 в 09:54, bubblyk сказал:

Как связать новые положения узлов (исх + перемещения на каждой новой итерации в цикле) с тепловыделением - пока не понимаю.

nlgeom,on

30.03.2024 в 09:54, bubblyk сказал:

Ясно лишь одно - полное генерируемое тепло кирпича (Вт) СОХРАНЯЕТСЯ, вводится поправка на HGEN, пропорциональная относительному изменению объема.

у вас расчет с каким-то ожиданием не сходится?

29.03.2024 в 14:40, bubblyk сказал:

Собственно вопрос : как грамотно смоделировать температурное поле в кирпиче с учетом температурного расширения?

я код не смотрел, так что проблему не понял.

берете WB и моделируете. Coupled Physics

29.03.2024 в 14:40, bubblyk сказал:

Надеюсь на коллективный разум и опыт!

Забавно, если учет геометрической нелинейности все-таки окажется ответом. (nlgeom,on)

[bubblyk 6]

Нет это не ответ, попробовал )

16 часов назад, soklakov сказал:

а зачем командные вставки?

неравномерное тепловыделение через External Data подтянуть... что у вас там еще сложности вызывает?

подробности?

nlgeom,on

Не работает, проверил.

16 часов назад, soklakov сказал:

у вас расчет с каким-то ожиданием не сходится?

Да не сходится, я не знаю конкретно какое должно быть значение, но в теории где-то на 10-20 оС должна снизиться температуры. В этом строго уверен

 

16 часов назад, soklakov сказал:

я код не смотрел, так что проблему не понял.

берете WB и моделируете. Coupled Physics

Забавно, если учет геометрической нелинейности все-таки окажется ответом. (nlgeom,on)

Plane223 в 2d и Solid226 в 3d у меня дали при первой итерации тот же ответ, что и отдельные тепловой элемент и прочностной.

[bubblyk 6]

18 часов назад, soklakov сказал:

а зачем командные вставки?

неравномерное тепловыделение через External Data подтянуть... что у вас там еще сложности вызывает?

подробности?

nlgeom,on

Не работает, проверил.

Цитата

у вас расчет с каким-то ожиданием не сходится?

Да не сходится, я не знаю конкретно какое должно быть значение, но в теории где-то на 10-20 оС должна снизиться температуры. В этом строго уверен

 

Цитата

я код не смотрел, так что проблему не понял.

берете WB и моделируете. Coupled Physics

Забавно, если учет геометрической нелинейности все-таки окажется ответом. (nlgeom,on)

Plane223 в 2d и Solid226 в 3d у меня дали при первой итерации тот же ответ, что и отдельные тепловой элемент и прочностной.

В задаче проверил уже многое:

1) если hgen задавать стандартной *dim,...,table, то при расширении кирпича получаются даже отрицательные значения тепловыделения. Это нефиично, откинул

2) задавал то же hgen в do цикле по всем узлам + корректировка пропорционально изменению нас и кон объемов -> сходимость к конечной температуре снова не достигнута. Вероятно требуется корректировка не на интегральное изменение обьема кирпича, а индивидуально для каждого КЭ

3) ещё не пробовал, но думаю даст эффект - сделать ограничения командой CE, чтобы деформированное состояние выходило "площе"

P.S. WB владею пока плохо, хочу добить  в MAPDL. 

[AlexKaz 1,848]

01.04.2024 в 20:33, bubblyk сказал:

а не сходится, я не знаю конкретно какое должно быть значение, но в теории где-то на 10-20 оС должна снизиться температуры. В этом строго уверен

На сколько градусов? 10-20? Это при расчётных ~1100-1420 на скриншотах выше? Т.е. погрешность 20/1100 = <2% ? Если всё так, просто забейте. Для сходимости надо мельчить сетку, увеличивать число шагов/подшагов, подбирать настройки решателя и сам решатель для бОльшей точности, подбирать конечные элементы, их порядок. И вообще не факт, что теория точна до абсолюта...

Edited April 3 by AlexKaz

[soklakov 1,482]

01.04.2024 в 18:33, bubblyk сказал:

Не работает, проверил.

откуда нам знать, что вы все верно сделали?

01.04.2024 в 18:33, bubblyk сказал:

1) если hgen задавать стандартной *dim,...,table, то при расширении кирпича получаются даже отрицательные значения тепловыделения. Это нефиично, откинул

это от нестыковки шага по времени и размера сетки по критерию фурье... а вы взяли и выкинули.

кто вам судья.