ANSYS Workbench双层金属套管的热结构耦合问题

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各位大神,本人有一热固耦合的算例问题想请教各位大神。

 

一个双层金属套管,外径分别10mm、15mm,壁厚0.6mm、0.7mm,长4m,上下两个端塞点焊,整个形成一个内腔。模拟内外管壁由于热膨胀不均,在端塞连接处的应力大小。材料杨氏模量7GPA,泊松比0.25。


通过Steady-State Thermal,定义一个外层管材料的轴向热膨胀系数,使外层管轴向热膨胀3mm,而内层管壁热膨胀为0(设内管热膨胀系数为0),将此热应力结果作为Static Structural边界条件。

 

Static Structural载荷如下:

①外界压强;②内腔压强;③轴向12层定位架,每层4个点支撑(因为管子沿轴向热膨胀,所以这个载荷定义成抵抗管子生长的轴向摩擦力,作用在点上);④下端塞底面y方向位移为0

最后求解最大等效应力和内外管壁的轴向位移。

ANSYS Workbench双层金属套管的热结构耦合问题的图1


 


我有两个问题一直没想出来,请教各位大神!!!

问题①:计算出来的结果弯曲特别大,不合常理。是哪里设错了吗?理论分析应该是:外管轴向只生长3mm,而内管不生长,由于上下端塞的约束,外管受压,内管受拉,最后综合变形应该很小。

3.jpg

 

问题②:下图是Y方向Normal Stress(切开了看),应该内管受拉为正,外管受压为负。为什么内管有一条绿的是负的?外管有一条红的是正的?

ANSYS Workbench双层金属套管的热结构耦合问题的图3

 

我的网格只设置了Sizing1mm,网格结果看着还不错。

本人刚刚接触ANSYS Workbench,希望厉害的大神传道授业解惑!!!感谢感谢!!

ANSYS Workbench双层金属套管的热结构耦合问题的图4

@ANSYS专家

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(1)
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宁博士CAE团队
终于用手机看了完了,你首先看一下稳态热分析变形和应力正常吗?第二步的时候需要内外管的接触问题,建议查看位移,理论上不应该弯曲的,还是有很多细节不清楚,没法判断,手机看图也不清楚,技术邻能不能增加点击图片放大的功能啊? @虞伦
2016年11月3日
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