CFA瞬态模拟实例 — 流体振荡器

流体振荡器是一种无需使用任何移动部件即可产生流体脉动或扫掠运动的装置。振荡仅基于设备内的内部流体动力学。流体振荡器是坚固且免维护的设备。它们没有移动部件,因此是坚固且免维护的设备。流体振荡器有很多用途,例如流动分离控制、减阻、流量计设计和流体混合。它们还用于汽车或卡车的挡风玻璃清洁装置。最早于 20 世纪 50 年代被发现。

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Creo流体分析模块(CFA)简介

应该是从Creo 7.0开始,PTC将流体分析模块整合进了Creo, 下面是PTC对这个新模块的介绍:

无需学习新工具或牺牲准确性以换取易用性。您可以在熟悉的Creo设计环境中进行分析,使用相同的用户界面。我们与Simerics合作,Simerics是液体泵、阀门、压缩机、电动机和系统模拟软件领域的领先者。现在,您可以将快速、高精度的CFD求解器整合到您的Creo工作流程中,为您这位工程师和设计师量身打造。

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CFA算例验证(2)— 层流管路压降

根据流体力学原理,由于流体的粘性,流体在管路中流动时,会与管壁发生摩擦而导致压力损失,越靠近管壁的流速越慢,直至减少到零,管路中心的流体具有最大速度,当流动发展为层流时,这种速度会呈现一个抛物线的分布如下图所示,同时压力会随着管路的长度出现一个线性的降低。

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CFA算例验证(1)— 变径管压强计算

之前介绍了Creo的流体分析模块CFA,今天就来验证一个简单的变径管压强计算。

说到动态流体,势必要牵涉到伯努利方程。先来简单回顾一下:

伯努利方程说的的流体中任意一个点,其压强、动压和重力势能的和为一个常数,后者说任意两个点这三项的和相等。p1,p2,v1,v2,h1,h2分别表示管路中两个不同点的压强,流速和相对参考点的高度。如果两个点的高度一样,则可以简化为以下的形式:

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金属塑性(4)— 塑性计算

在定义固体力学设计或分析问题的材料时,材料数据通常由测试实验室给出或在文献中找到。我们可以使用单轴拉伸测试数据来定义延性材料的塑性。

  1. 定义材料进入塑性的屈服点
  2. 决定是否应使用完美塑性或硬化,完美塑性会导致结果保守
  3. 如果考虑硬化,则需要定义硬化模型
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金属塑性(3)— 塑性硬化

我们之前讨论过屈服准则,应力状态达到屈服面后会发生什么?材料屈服后是否仍具有进一步的强度?

完美塑性

除了测量的应力强度曲线通常不是平滑的曲线之外,几乎不可能直接使用原始数据进行材料的计算模拟,因此我们通常做的是通过低阶函数来简化这些复杂的曲线,这样一些不必要的细节就可以被简化。

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金属塑性(2)— 屈服面

金属塑性

我们了解了金属材料的特征和塑性变形行为,现在的问题是,我们如何在固体力学分析中以数学方式表示此类材料的特征?

  • 在测试实验室中,工程师可以测量材料的测试结果,例如单轴拉伸测试的数据
  • 在分析中使用此类测试数据的一般方法是将它们拟合到数学模型中
  • 例如,如果测得应力和应变之间的关系在一定范围内几乎呈直线,则材料可以建模为线弹性,材料的行为可以通过单轴方向的杨氏模量来捕获
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