CAXACAE流體分析教程

1、3DBuoyance這里用一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例介紹CAXACAE流體模塊的使用。這里需使用CAXA3D實(shí)體設(shè)計(jì)2016和CAXACAE2016版。分析特殊形狀容器中的水，在受熱不均時(shí)發(fā)生流動(dòng)的問題。模型為三維方形、中部圓柱通孔的容器，幾何外形如下：容器內(nèi)部（通孔表面與方形表面圍成的體積）充滿水。通孔內(nèi)表面溫度為30度，方塊外無(wú)通孔的四個(gè)表面溫度為0度。容器表面限制液體流出。容器內(nèi)的水因受熱不均發(fā)生流動(dòng)，結(jié)果顯示如下圖：左上圖和中部圖片為使用切面將容器刨開，然后顯示刨面上流體速度模量的圖解。不同顏色表示不同位置的流體流速模量的不同。右上圖顯示容器內(nèi)液體的流線圖，不同顏色的流線表示不同位置的流體流速模量

2、的不同這是熱、流體物理性耦合分析，模型的簡(jiǎn)單建模的過(guò)程如下：1 .打開CAXA3D實(shí)體設(shè)計(jì)。2 .將鼠標(biāo)移至“設(shè)計(jì)元素庫(kù)”，將“長(zhǎng)方體”拖入操作窗口，建立長(zhǎng)方體實(shí)體?？梢渣c(diǎn)擊長(zhǎng)方體，使其出現(xiàn)操作柄后，右鍵操作柄便可編輯其尺寸。3 .再次將鼠標(biāo)移至“設(shè)計(jì)元素庫(kù)”，將“孔類圓柱體”拖至長(zhǎng)方體頂面中心。單擊孔，使其出現(xiàn)操作柄后，拖動(dòng)操作柄，將孔拉長(zhǎng)變成通孔即可。4 .保存模型，可將模型名稱設(shè)為3dbuoyance。模擬設(shè)置的具體過(guò)程如下:1.建立FEA分析在建立分析前需要保存模型，以便讓程序了解以后生成的FEA文件的保存路徑。否則無(wú)法繼續(xù)成功新建分析。建立分析的方法使用以下多物理性FEA主工具條：“

3、三通料日I工具條由左向右數(shù)第三個(gè)按鈕為“添加FEA'按鈕，點(diǎn)擊后將彈出“選擇分析類型”對(duì)話框。使用默認(rèn)的“靜態(tài)/穩(wěn)態(tài)”和“3D',單擊“確定”：各分析類型的簡(jiǎn)單介紹如下： 靜態(tài)/穩(wěn)態(tài)：邊界條件和結(jié)果是不隨時(shí)間變化的。也可使用多步命令看到系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)的過(guò)程。 動(dòng)態(tài)/瞬態(tài)：邊界條件和結(jié)果的大小可隨時(shí)間的變化而變化。 模態(tài)/振動(dòng)模式：用于計(jì)算諧波共振模型的振型和頻率。 不穩(wěn)定屈曲：計(jì)算有負(fù)荷的失穩(wěn)屈曲模型，獲得結(jié)構(gòu)特征值。 頻域：分析施加了特定頻率范圍內(nèi)載荷或約束的模型，來(lái)確定是否發(fā)生動(dòng)態(tài)載荷放大效應(yīng)2 .MultiphysicsFEA樹圖?！斑x擇分析類型”對(duì)話框關(guān)閉后彈出“Mult

4、iphysicsFEA”選項(xiàng)卡。它的上半部分為“MultiphysicsFEA樹圖”：MultipMiMFEA口Xuu-H-L那。所有的模擬分析都可以從樹圖中依次選擇各葉，并完成填寫各葉對(duì)應(yīng)的頁(yè)面進(jìn)行設(shè)置。單擊各葉，對(duì)應(yīng)的頁(yè)面會(huì)顯示在“MultiphysicsFEA”選項(xiàng)卡的下半部。有的葉前面會(huì)有雙問號(hào)（？?），這表示該葉對(duì)應(yīng)的頁(yè)面還未進(jìn)行查看和設(shè)置。若在分析設(shè)置中碰到問題，可按“F1”鍵，程序自動(dòng)彈出與當(dāng)前設(shè)置內(nèi)容相關(guān)的幫助文檔。開始時(shí)，“MultiphysicsFEA樹圖”下方自動(dòng)顯示“分析”頁(yè)面。3 .分析頁(yè)面設(shè)置。物理性部分用于設(shè)置分析涉及的物理性。這里我們將勾選“熱”和“流體”，表示

5、將進(jìn)行熱、流體耦合分析。勾選“多步”，表示將進(jìn)行分步分析。多步功能多用于進(jìn)行非線性分析，在這里使用可以查看模擬逐漸達(dá)到穩(wěn)態(tài)的過(guò)程。勾選多步后出現(xiàn)非線性偽時(shí)間部分。在非線性偽時(shí)間處的0時(shí)開始，至1時(shí)結(jié)束，分析增量改為“0.5”，其它保持不變。這樣的設(shè)置表示分析自共計(jì)2步，每步0.5時(shí)。設(shè)置好后，頁(yè)面如下：4 .模型、材料頁(yè)面設(shè)置。樹圖”下方顯示模型頁(yè)面:單擊“模型”葉后會(huì)在“MultiphysicsFEA乾科手不第均"證再收市一年廣至計(jì)單底吊正一uiLHim模型頁(yè)面可用于添加/刪除材料葉，設(shè)置分析的單位系統(tǒng)、設(shè)置分析范圍、設(shè)置實(shí)體網(wǎng)格類型等。單擊“添加新材料”可以在模型葉下增添材料葉。

6、模擬中涉及材料數(shù)應(yīng)等于材料葉個(gè)數(shù)。在材料頁(yè)面中可設(shè)置使用這種材料的實(shí)體，設(shè)置后將在材料葉下方增添實(shí)體葉，實(shí)體葉的實(shí)體使用上級(jí)材料葉對(duì)應(yīng)的材料。“移除未用材料”用于刪除多余的材料葉。單位系統(tǒng)部分可以設(shè)置所用單位系統(tǒng)，包括MKSCG序口mMK等。 “僅分析顯示的實(shí)體”用于在FEA分析中禁用掉已經(jīng)隱藏的實(shí)體，這些實(shí)體將不被包括到FEA分析中。用戶可以右鍵材料葉和實(shí)體葉，將材料和實(shí)體禁用/啟用。禁用的材料和實(shí)體將不包含在分析中。 “把實(shí)體作為殼網(wǎng)格化”可在網(wǎng)格化時(shí)使用殼元素而不是實(shí)體元素。模型葉下開始有默認(rèn)材料葉:壬工Hunt送外*110一jj將默認(rèn)材料葉的材料類別下拉菜單改為“流體”，材料名稱下拉菜

7、單中選擇“20C的水”在材料物理性處勾選“熱”和“流體”物理性，表示程序?qū)⑹褂貌牧系臒岷土黧w性質(zhì)。默認(rèn)所有實(shí)體開始使用默認(rèn)材料（開始默認(rèn)材料葉下有全部實(shí)體葉），而我們僅有一種材料和實(shí)體，因此這里我們不需為材料添加實(shí)體。如果想調(diào)整實(shí)體使用的材料，可在某材料葉上單擊“添加實(shí)體”鍵，然后單擊使用這種材料的實(shí)體，然后單擊“接受”，添加實(shí)體鍵下面的“計(jì)數(shù)：X”數(shù)值增加1,表示這種材料已經(jīng)添加了一個(gè)新的實(shí)體。材料頁(yè)面設(shè)置完成后如圖：<|SI包單擊材料頁(yè)面上的“參數(shù)編輯”鍵，可以更改、查看材料的線性參數(shù)。若勾選材料頁(yè)面上的“啟用非線性/各向異性性質(zhì)”后再單擊“參數(shù)編輯”鍵，可以更改、查看材料的非線性參

8、數(shù)。這里我們更改、查看材料的線性參數(shù)，將材料的參數(shù)修改如下：忖料JE也XK同涌之亙力Iv1電,M我體電清：q哂r百肝年時(shí)hJK|.B3*曼U尺原裝0陽(yáng)莊儲(chǔ)JB田包3一巴挈SLidkKJ比他要：41ss法喳手法丟太:3.OCO如71'J£七W區(qū)：3.W三er七口二一h或A電事柘那.4式,工與愛二1.W2?as5 .約束頁(yè)面。單擊“MultiphysicsFEA樹圖”上的“約束”葉，會(huì)在“MultiphysicsFEA樹圖”下方顯示約束頁(yè)面：當(dāng)前約束頁(yè)面顯示了熱和流體相關(guān)的約束。若用戶在分析頁(yè)面勾選了應(yīng)力和電物理性，這里也將出現(xiàn)應(yīng)力、電相關(guān)物理性的約束。用戶還可使用高級(jí)約束添加接

9、觸、捆綁等高級(jí)約束。接下來(lái)的約束添加都將從這個(gè)頁(yè)面開始。6 .恒定溫度約束內(nèi)圓柱面單擊約束頁(yè)面的“溫度”，顯示“恒定溫度”頁(yè)面。將頁(yè)面上的溫度設(shè)置為30,然后直接點(diǎn)擊內(nèi)圓柱面，內(nèi)圓柱面名稱也會(huì)出現(xiàn)在恒定溫度頁(yè)面實(shí)體框中。這樣就能將該約束施加到模型內(nèi)表面上：可以看到“高級(jí)”鍵下方的時(shí)間因子圖線顯示，圖線顯示這里的約束是隨時(shí)間線性增加、逐漸施加到模型上的。在0時(shí)不施加約束，在1時(shí)施加全部約束。通過(guò)這樣的設(shè)置，約束被逐漸施加，我們可以看到模型是如何逐漸達(dá)到穩(wěn)態(tài)的，也有利于結(jié)果收斂。根據(jù)分析頁(yè)面的設(shè)置，分析共1時(shí)，分為兩步，第一步0.5時(shí)，第一步結(jié)束時(shí)將施加0.5倍模量的邊界條件。第2步時(shí)間全部邊界條

10、件。用戶可使用“高級(jí)”鍵更改邊界條件的時(shí)變情況。7.恒定溫度約束外方面單擊約束葉，回到約束頁(yè)面，單擊約束頁(yè)面的“溫度”，顯示“恒定溫度”頁(yè)面。這時(shí)將溫度處的0保持不變，選中方塊的四個(gè)無(wú)孔側(cè)面，即可向這四個(gè)面施加0度恒定溫度約束:7曲I/$18.恒定流體速度所有表面單擊約束葉，回到約束頁(yè)面，單擊約束頁(yè)面的“速度FEA樹圖”下方顯示“恒定流體流速/渦度”頁(yè)面。渦度壓強(qiáng)"，會(huì)在"Multiphysics勾選x,y和z方向，速度列0保持不變，表示施加該約束的實(shí)體的流體流速在x,y和z方向均為0o用鼠標(biāo)選擇實(shí)體全部表面，它們的名稱會(huì)出現(xiàn)在實(shí)體框中。這樣就把約束施加到這些面上這里的約束

11、表示容器中的流體被容器表面限制，不會(huì)流出容流速也為00設(shè)置完成后，顯示如下：9.恒定壓強(qiáng)一一參考點(diǎn)表示該4點(diǎn)的壓強(qiáng)保持恒定為0o設(shè)置完成如圖所示:器表面，且在容器表面切向的F|-yo上事廿tf-IWtfcr3CV"I-KCjfC-I«JLt/TgUPWy39KtH1I1單擊約束葉，回到約束頁(yè)面，單擊約束頁(yè)面的“速度渦度壓強(qiáng)”，會(huì)在“MultiphysicsFEA樹圖”下方顯示“恒定流體流速/渦度”頁(yè)面。僅勾選方向部分的P,表示該約束僅限制壓強(qiáng)，而不限制各方向的流速和渦度。在P處保持0不變，用鼠標(biāo)選擇實(shí)體的4個(gè)頂點(diǎn),310 .初始溫度溫度單擊約束葉，單擊約束頁(yè)面的“溫度”，顯

12、示“恒定溫度”頁(yè)面。使用CAXA3似體設(shè)計(jì)的“拾取過(guò)濾”下拉菜單，設(shè)置選擇“零件”后，單擊模型，這樣就選擇了整個(gè)實(shí)體，實(shí)體的名稱也會(huì)出現(xiàn)在實(shí)體框中，這樣就可以設(shè)置整個(gè)實(shí)體的初始溫度：接下來(lái)將設(shè)置時(shí)間因子，使該約束成為起始約束。首先，單擊“高級(jí)”按鈕，顯示高級(jí)頁(yè)面：?jiǎn)螕簟霸O(shè)置本項(xiàng)目模量的時(shí)變情況”，彈出“時(shí)變關(guān)系輸入”對(duì)話框:選擇“起始”。單擊“確定”。這時(shí)，時(shí)間因子圖線變成時(shí)間起始圖線:處hiving這樣就完成了起始溫度邊界條件設(shè)置。模型在0時(shí)，整個(gè)實(shí)體各點(diǎn)、邊、面、體的溫度為0011 .載荷-源頁(yè)面單擊“MultiphysicsFEA樹圖”上的“載荷-源”，會(huì)在“MultiphysicsFE

13、A樹圖”下方顯示載荷-源頁(yè)面：絲1仁若工茅.對(duì):在當(dāng)前載荷-源頁(yè)面顯示了熱和流體相關(guān)的邊界條件。若用戶在分析頁(yè)面勾選了應(yīng)力和電物理性，這里也將出現(xiàn)應(yīng)力、電相關(guān)物理性的邊界條件。用戶還可添加加速度、離心力等邊界條件。有的分析不需載荷-源，用戶可勾選“不需載荷”來(lái)去除載荷-源頁(yè)面前的雙問號(hào)(?)。接下來(lái)的載荷-源添加都將從這個(gè)頁(yè)面開始。12 .加速度單擊載荷-源頁(yè)面的“加速度”，打開加速度頁(yè)面，輸入加速度為9.8,并使用“設(shè)置方向鍵，設(shè)置加速度的方向?yàn)?0,-1,0):eIm-x.-：r-VL/Wn!匚三14ML14-T4A7則修:“.I”"XSnSl13 .網(wǎng)格頁(yè)面。單擊“Multip

14、hysicsFEA樹圖”上的“網(wǎng)格”葉，會(huì)在“MultiphysicsFEA樹圖”下方顯示網(wǎng)格頁(yè)面：“生成網(wǎng)格”用于設(shè)置網(wǎng)格的生成?！熬W(wǎng)格顯示/隱藏”用于顯示/隱藏網(wǎng)格。“網(wǎng)格局部細(xì)化”用于在模型的某個(gè)位置使用比全局網(wǎng)格尺寸更細(xì)或更粗的網(wǎng)格?！疤砑诱澈辖M”和“添加獨(dú)立組”用于把一些實(shí)體添加到粘合組或獨(dú)立組中。粘合或獨(dú)立的解釋如下：若實(shí)體接觸處有重合節(jié)點(diǎn)，粘合表示實(shí)體接觸處的節(jié)點(diǎn)為各相關(guān)實(shí)體公有，即相關(guān)實(shí)體將通過(guò)接觸處的公有節(jié)點(diǎn)粘合在一起；獨(dú)立表示接觸處的重合節(jié)點(diǎn)存在多組，各相關(guān)實(shí)體各有一組，由此，各實(shí)體在接觸處未粘合，相互保持獨(dú)立。單擊“網(wǎng)格局部細(xì)化”,顯示網(wǎng)格細(xì)化頁(yè)面:輸入網(wǎng)格尺寸為0.03

15、,0.03?；氐骄W(wǎng)格頁(yè)面后,然后用鼠標(biāo)選擇實(shí)體全部表面。表示表面網(wǎng)格化的平均尺寸為單擊“生成網(wǎng)格”后彈出“網(wǎng)格生成”對(duì)話框：例1唔生成Oan寰藝天邑0.-D口使三至屈三q玨火:15:工員|他比工星小至5寸O四；在rr)我們?cè)诰W(wǎng)格尺寸處輸入0.1,也可以使用左端的滑動(dòng)條調(diào)整網(wǎng)格尺寸。單擊“開始生成”，程序?qū)⒕W(wǎng)格化：14.分析問題、查看結(jié)果。網(wǎng)格化完成后，單擊“MultiphysicsFEA樹圖”上的“結(jié)果”葉，顯示結(jié)果頁(yè)面:瑞里匕例化-朱比例陽(yáng).布1餐|彳面比例|節(jié)日11千+|堂園|F|世里匚I土笊口河緩單擊“分析”。自動(dòng)啟動(dòng)AMPSol.exe,對(duì)問題進(jìn)行求解。求解完成后，AMPSol.exe窗口自動(dòng)關(guān)閉，可使用下圖中多物理性FEA顯示工具條上的