Как заполнить матрицу теплопроводности в Femap, Nastran, для композитного материала?

[element 0]

Как заполнить матрицу теплопроводности - Thermal Conductivity (k).

Материалы и структура композита такая:

Стеклотекстолит 1мм

Алюминий 1мм

Стеклотекстолит 1мм

модуль упругости алюминия E=7E+10

модуль упругости стеклотекстолита E=2E+10

теплопроводность элемента из композита 117 не него и ориентируюсь.

для справки

теплопроводность алюминия 202—236 согласно Википедии

<noindex>Теплопроводность материалов - Википедия</noindex>

теплопроводность стеклотекстолита 0,3

<noindex>Теплопроводность материалов</noindex>

<noindex></noindex>

Рисунок 1

на рисунке слева направо и сверху вниз по диагонали согласно численным экспериментам:

117 теплопроводность для оси X, 117 теплопроводность для оси Y, 0 теплопроводность для оси Z.

т.е. если общая теплопроводность 117 вроде бы по всей диагонали надо поставить 117, но в таком случае температура меньше необходимой и ее распределение слишком однородное.

Похожий уровень температур получается если в левой верхней или в центральной ячейке поставить 117, а в остальных 0, но тогда в первом случае получаются полосы вдоль оси X и градиент по оси Y, во втором случае полосы вдоль оси Y и градиент по оси X.

Если Elastic Matrix заполняется по тому же принципу, что и Thermal Conductivity - мда...

Как же заполнить матрицу теплопроводности - Thermal Conductivity (k)

к сведению:

Thermal Expansion (A) - коэффициент теплового расширения.

Specific Heat, Cp - теплоемкость

Изменено 27 октября 2011 пользователем element

[element 0]

Нашел ошибку - толщина платы, которую моделировал композит была слишком большой,

теперь если задать матрицу теплопроводности - Thermal Conductivity (k) так

117 0 0

- 117 0

- - 0

или

117 0 0

- 117 0

- - 117

получаются похожие на правду результаты. Полагаю, в этих двух случаях результаты не отличаются, поскольку описывается 2D материал.

Рисунок 2

Рисунок 3

стоит отметить, что при импорте композита из Patran-а в Nastran в место одного материала с именем "1x1x1" было создано 2 анизотропных 2D материала под номерами 2 и 99999992. Для обоих материалов матрица теплопроводности заполнялась одинаково.

Изменено 27 октября 2011 пользователем element

[element 0]

Проверка с помощью замены типа материала.

1.Обнулим матрицы материалов 2 и 99999992.

2.Изменим материал 2 и 99999992 с 2D анизотропного на изотропный

с помощью Modify\Edit\Material.

3.Поставим теплопроводность изотропного материала 117.

4.Изменим тип материала на 2D анизотропный.

получим матрицу

117 0 0

- 117 0

- - 117

как это показано на рисунке 2.

Естественно это верно для обоих материалов 2 и 99999992.

Примечание:

Коэффициент теплового расширения Thermal Expansion (A) при переводе смене типа материала с изотропного на 2D анизотропный

имеет следующие параметры:

A1=2,38E-5

A2=2,38E-5

A12=0

Изменено 27 октября 2011 пользователем element

[element 0]

Проверка - расчет с изотропным материалом (теплопроводность 117)

Вместо 2d анизотропного материала с матрицей теплопроводности, был взят изотропный материал.

При расчете с изотропным материалом получил тот же результат что и при расчете с 2d анизотропным материалом

с матрицей теплопроводности

117 0 0

- 117 0

- - 117

Изменено 27 октября 2011 пользователем element

[element 0]

Композитная теплопроводность

полученный материал "1x1x1"

не является композитным в смысле теплопроводности поскольку при изменении матрицы теплопроводности для материала 99999992

с

117 0 0

- 117 0

- - 117

на

1000 0 0

- 1000 0

- - 1000

картина распределения температур и их максимальное значение не изменилось ни на градус.

как создать многослойный композитный материал каждый слой которого имеет свою теплопроводность пока не знаю.

например в MSC.Patran Thermal возможность создания такого композита отсутствует - можно задать только анизотропный материал.

В Abaqus теплопроводность задается изотропная, ортотропная, анизотропная теплопроводность (других типов нет), тоже самое можно сказать про Femap, Nastran.

теплопроводность алюминия 202—236 согласно Википедии ,а теплопроводность 117

была взята из документации на моделируемый элемент. Видимо, варьированием теплопроводности (например усреднением)

можно моделировать теплопроводность многослойных композитов.

Изменено 28 октября 2011 пользователем element

[element 0]

При моделировании материала, каждый слой которого обладает собственной теплопроводностью, можно каждый слой представлять своим набором конечных элементов.

Изменено 28 октября 2011 пользователем element