- Проектування бокового дзеркала автомобіля
- Розрахунок потоку повітря
- Статичний розрахунок на міцність і модальний розрахунок
- Пов'язаний розрахунок потоків повітря і теплопередачі
- Підготовка геометричної моделі
- Пов'язаний розрахунок електричного кола і теплопередачі
- параметричні дослідження
- Нестаціонарний тепловий розрахунок
- висновок
- Пов'язаний контакт між оболонками в ANSYS® MECHANICAL (WORKBENCH)
Моделювання різних пов'язаних фізичних явищ, при якому можна врахувати кілька часом суперечливих вимог, є однією з найбільш важливих завдань в автомобільній промисловості. Один із прикладів подібних розрахунків - моделювання резистивного нагрівання бічного дзеркала автомобіля.
Проектуючи нагрівальний елемент дзеркала, необхідно взяти до уваги відгук конструкції на різноманітні впливи навколишнього середовища, адже тиск повітря і низька температура можуть викликати внутрішні напруги і температурні деформації. Це завдання є типовою для автомобільної промисловості і вимагає проведення пов'язаних розрахунків, які все ще є проблемою для багатьох програм конечноелементного розрахунку. У цій статті ми розповімо, як інженери нашої компанії SVS FEM використовували ANSYS AIM для моделювання і пов'язаного розрахунку бічного дзеркала, що дозволило вирішити ряд складних проблем проектування.
Проектування бокового дзеркала автомобіля
Більшість речей навколо нас є більш складними, ніж ми собі уявляємо, і бічне дзеркало автомобіля - гарний тому приклад. Тиск повітря на високій швидкості, динамічні властивості конструкції, а також різні матеріали, що використовуються в конструкції дзеркала, можуть надавати взаємний вплив. Крім того, необхідно враховувати міцність конструкції, зручність використання, параметри електричної провідності, моделювати обігрів дзеркал при різних умовах і враховувати теплообмін між дзеркалом і потоком повітря.
Створення віртуального прототипу вироби може заощадити часові та фінансові витрати на натурні випробування, але багато програм для фізичного моделювання здатні одночасно розраховувати тільки одне фізичне явище. Ми вибрали AIM за його можливості пов'язаних розрахунків, чекаючи, що це дозволить заощадити час і отримати більш точні результати.
Розрахунок потоку повітря
AIM дозволив нам вирішити стаціонарну задачу обтікання бокового дзеркала. Ми використовували симетрію повітряних потоків навколо моделируемого автомобіля. Отримане динамічний тиск повітря було використано в якості навантаження для розрахунку на міцність.
Статичний розрахунок на міцність і модальний розрахунок
Ми доклали тиск потоку з відповідного розрахунку в якості граничного умови для розрахунку на міцність, а також заздалегідь налаштували автоматичну передачу даних з сітки для газодинамічного розрахунку в сітку для розрахунку на міцність. Таким чином були отримані напруги і деформації в сталевих і пластикових несучих деталях, що відповідають заданим швидкостям автомобіля.
Для зниження впливу на дзеркало вібрацій, ми провели модальний розрахунок динамічної поведінки тієї ж моделі, яка використовувалася для розрахунку на міцність. При цьому було враховано рух автомобіля шляхом прикладання навантажень від повітряного потоку. Були отримано і проаналізовано ряд форм власних коливань з відповідними частотами.
Пов'язаний розрахунок потоків повітря і теплопередачі
Ми розрахували стаціонарну задачу обтікання дзеркала вдруге, на цей раз розраховуючи теплові потоки в припущенні, що різниця температур між поверхнею дзеркала і потоком повітря становить 1 градус Кельвіна. Отримані теплові потоки на поверхні дзеркала відповідали конвективному теплообміну.
Підготовка геометричної моделі
Модуль для геометричного моделювання ANSYS SpaceClaim забезпечує швидку і зручну роботу з малюнками. Прив'язка малюнка на площині і зміни його масштабу здалося нам досить наочним і зручним. Не менш легко виявилося розбити поверхню дзеркала кривими. Отриманий малюнок з щільністю теплового потоку був використаний нами для того, щоб вирішити, яким чином розділити поверхню дзеркала для більш точного завдання граничних умов теплопереносу.
Пов'язаний розрахунок електричного кола і теплопередачі
Ми провели пов'язаний стаціонарний розрахунок поля електричної напруги в токопроводящей фарбі і теплового поля. При цьому в якості граничного умови використовувалися дані про конвекції, отримані з попереднього розрахунку.
параметричні дослідження
Щільність теплового потоку на поверхні дзеркала прямо залежить від потоку повітря, обумовленого швидкістю автомобіля. Ми провели кілька пов'язаних розрахунків обтікання дзеркала і теплопередачі для ряду параметрів, заданих в таблиці Design Point. Були отримані розподілу щільності теплового потоку для кожної швидкості і обчислено середнє значення.
Нестаціонарний тепловий розрахунок
Ми провели нестаціонарний розрахунок теплового стану дзеркала для ряду швидкостей (розрахункові точки DP1, DP2, DP3), для яких було раніше розраховане обтікання. Різні швидкості були враховані в розрахунку шляхом додатки в якості граничного умови конвенктівного теплообміну різних полів щільності теплових потоків.
висновок
використовуючи ANSYS AIM , Ми змогли зробити пов'язані розрахунки і врахувати як різні аспекти конструкції бокового дзеркала автомобіля, так і вплив на нього різних зовнішніх навантажень. Отримана інформація дозволила нам оптимізувати конструкцію дзеркала перед створенням фізичного прототипу. Ми переконалися, що AIM є дуже корисним інструментом, придатним не тільки для інженерів-проектувальників, але і для більш складного моделювання пов'язаних завдань.
Якщо ви хочете більше дізнатися про описаної задачі, подивіться відео-демонстрацію. Ви також можете знайти і інші схожі відео на нашому каналі YouTube.
джерело: http://www.ansys-blog.com/multiphysics-simulation-car-side-mirror-ansys-aim/
Автор: Zdenek Cada
МОЖЛИВО ЦЕ вас зацікавлять:
Пов'язаний контакт між оболонками в ANSYS® MECHANICAL (WORKBENCH)
У модулі ANSYS Mechanical платформи Workbench є досить багато можливостей для завдання контактного взаємодії між