تحلیل‌های حرارتی در آباکوس
تحلیل‌های حرارتی در آباکوس برای شبیه‌سازی رفتار مواد تحت تاثیر تغییرات دما و انتقال حرارت به‌کار می‌روند. این نوع تحلیل‌ها به‌ویژه برای بررسی توزیع دما، انبساط حرارتی، یا اثرات تغییرات دما در رفتار مکانیکی مواد استفاده می‌شوند. در اینجا، انواع تحلیل‌های حرارتی و روش‌های مختلف اعمال آن‌ها در آباکوس آورده شده است.
1. تحلیل حرارتی استاتیکی (Steady-State Thermal Analysis):
در تحلیل حرارتی استاتیکی، دما به‌طور ثابت و ثابت‌شده در طول زمان در نظر گرفته می‌شود. در این نوع تحلیل، فرض بر این است که سیستم به حالت تعادل حرارتی رسیده است و دما در هر نقطه از مدل به‌طور یکنواخت باقی می‌ماند.
ویژگی‌ها:
- حالت تعادلی: دما به حالت تعادل رسیده و تغییرات زمانی در نظر گرفته نمی‌شود.
- انتقال حرارت: انتقال حرارت در سطح و در داخل ماده با توجه به شرایط مرزی (مانند دماهای ثابت یا نرخ‌های گرمایی) مدل‌سازی می‌شود.
نحوه اعمال تحلیل حرارتی استاتیکی در آباکوس:
- تعریف مدل هندسی و مش: ابتدا مدل هندسی خود را ایجاد کرده و مشینگ را انجام می‌دهید.
- تعریف خواص حرارتی: خواص حرارتی مانند رسانایی حرارتی (Thermal Conductivity)، ظرفیت حرارتی (Specific Heat)، و ضریب انبساط حرارتی (Thermal Expansion) را برای مواد مدل تعریف می‌کنید.
- تعریف شرایط مرزی حرارتی: شرایط مرزی مربوط به دما (مانند دماهای ثابت یا گرمای ورودی) را مشخص می‌کنید.
- تحلیل: نوع تحلیل Steady-State Heat Transfer را از بخش Step انتخاب کرده و سپس تحلیل را اجرا می‌کنید.
- نتایج: نتایج مانند توزیع دما و گرادیان دما در سازه به‌دست می‌آید.
2. تحلیل حرارتی زمانی (Transient Thermal Analysis):
در تحلیل حرارتی زمانی، تغییرات دما در طول زمان در نظر گرفته می‌شود و سیستم به حالت تعادل نمی‌رسد. این نوع تحلیل برای شبیه‌سازی انتقال حرارت در زمان‌های مختلف و مشاهده پاسخ سیستم به تغییرات دما در طول زمان استفاده می‌شود.
ویژگی‌ها:
- تغییرات زمانی دما: دما به‌طور مداوم در طول زمان تغییر می‌کند.
- پاسخ به تغییرات دما: این نوع تحلیل برای شبیه‌سازی دماهای متغیر با زمان مانند بارگذاری‌های حرارتی یا اعمال تغییرات دما به‌طور آنی استفاده می‌شود.
نحوه اعمال تحلیل حرارتی زمانی در آباکوس:
- تعریف مدل هندسی و مش: مانند تحلیل استاتیکی، ابتدا مدل هندسی و مشینگ را ایجاد می‌کنید.
- تعریف خواص حرارتی: خواص حرارتی مواد مانند رسانایی حرارتی، ظرفیت حرارتی و ضریب انبساط حرارتی را برای مواد تعریف می‌کنید.
- تعریف شرایط مرزی و بارگذاری: شرایط مرزی مانند دماهای اولیه، بارگذاری‌های حرارتی (مثلاً گرمای ورودی به سیستم) یا شرایط محیطی را مشخص می‌کنید. همچنین می‌توانید بارگذاری‌های زمانی (مانند تغییرات دما یا بارهای گرمایی) را اعمال کنید.
- انتخاب نوع تحلیل: نوع تحلیل Transient Heat Transfer را از بخش Step انتخاب کرده و تحلیل را اجرا می‌کنید.
- نتایج: نتایج شامل توزیع دما در طول زمان، تغییرات حرارتی و انبساط‌ها در سازه به‌دست می‌آید.
3. تحلیل حرارتی-مکانیکی (Thermal-Mechanical Analysis):
در این تحلیل، اثرات حرارتی و مکانیکی به‌طور همزمان در نظر گرفته می‌شود. این تحلیل معمولاً برای مسائل پیچیده‌ای که هم انتقال حرارت و هم اثرات مکانیکی ناشی از تغییرات دما (مانند انبساط حرارتی و تغییرات تنش) در سیستم وجود دارند، استفاده می‌شود.
ویژگی‌ها:
- تأثیر تغییرات دما بر خواص مکانیکی: در این تحلیل، تغییرات دما می‌تواند باعث تغییر خواص مکانیکی مواد مانند تنش، کرنش، و انبساط حرارتی شود.
- بارگذاری‌های ترکیبی: این تحلیل برای مسائل ترکیبی که هم بارهای حرارتی و هم بارهای مکانیکی (مانند فشار، کشش یا خمش) دارند، مناسب است.
نحوه اعمال تحلیل حرارتی-مکانیکی در آباکوس:
- تعریف مدل هندسی و مش: ابتدا مدل هندسی خود را ایجاد کرده و مشینگ را انجام می‌دهید.
- تعریف خواص حرارتی و مکانیکی: خواص حرارتی و مکانیکی مواد (مانند سختی، ظرفیت حرارتی، رسانایی حرارتی و ضریب انبساط حرارتی) را وارد می‌کنید.
- تعریف شرایط مرزی و بارگذاری‌ها: شرایط مرزی حرارتی و مکانیکی (مانند دماهای ثابت، نیروها یا جابجایی‌ها) را اعمال می‌کنید.
- انتخاب نوع تحلیل: در بخش Step، نوع تحلیل Thermal-Mechanical را انتخاب می‌کنید که ترکیبی از تحلیل‌های حرارتی و مکانیکی است.
- نتایج: نتایج شامل توزیع دما، تغییرات تنش، کرنش و انبساط حرارتی در سازه به‌دست می‌آید.
4. تحلیل حرارتی-دینامیکی (Thermal-Dynamic Analysis):
در این تحلیل، تغییرات دما به‌طور دینامیکی و زمان‌متغیر در نظر گرفته می‌شود و اثرات حرارتی بر پاسخ‌های دینامیکی سازه‌ها بررسی می‌شود.
ویژگی‌ها:
- تغییرات زمانی دما: دما به‌طور زمان‌متغیر تغییر می‌کند و اثرات حرارتی به‌طور دینامیکی بررسی می‌شوند.
- پاسخ به بارهای دینامیکی: این تحلیل برای شبیه‌سازی رفتار دینامیکی سازه‌ها تحت اثرات بارهای حرارتی دینامیکی (مانند زلزله یا ضربه) استفاده می‌شود.
نحوه اعمال تحلیل حرارتی-دینامیکی در آباکوس:
- تعریف مدل هندسی و مش: مشابه سایر تحلیل‌ها، ابتدا مدل هندسی و مش را ایجاد می‌کنید.
- تعریف خواص حرارتی و دینامیکی: خواص حرارتی و دینامیکی مواد را وارد می‌کنید.
- تعریف شرایط مرزی و بارگذاری‌ها: شرایط مرزی و بارگذاری‌های زمان‌متغیر مانند دماهای متغیر یا گرما را مشخص می‌کنید.
- انتخاب نوع تحلیل: تحلیل Dynamic Thermal Analysis را از بخش Step انتخاب می‌کنید.
- نتایج: نتایج شامل تغییرات دما و پاسخ‌های دینامیکی ناشی از تغییرات حرارتی به‌دست می‌آید.
نکات مهم در تحلیل‌های حرارتی:
- خواص حرارتی: دقت در تعریف خواص حرارتی مواد (مانند رسانایی حرارتی و ظرفیت حرارتی) برای دقت نتایج تحلیل بسیار مهم است.
- شبیه‌سازی دقیق شرایط مرزی: شرایط مرزی دقیق مانند دماهای ابتدایی، شرایط محیطی یا گرمای ورودی باید به‌درستی اعمال شوند.
- اثر انبساط حرارتی: برای مواد با انبساط حرارتی قابل توجه، باید از مدل‌های مناسب برای در نظر گرفتن تغییرات ابعادی به‌دلیل دما استفاده شود.
