Nastran In CAD提供更多的分析功能，參考；
即使是在線性結構靜力部份，也有許多Inventor應力分析作不到模擬功能，
其中最常會被提到的就是：
熱應力與熱變形
螺絲固鎖
線性、薄殼與實體元素的混合模擬
複合材料
這幾個項目都是Inventor應力分析無法作到的線性結構靜力模擬功能。
其他的功能差異包括在後處理的部分，另外說明。
以下先就熱應力與熱變形部分介紹：
熱應力跟熱變形其實是有點互相關聯的現象，
如果元件被約束住而無法自由變形，
就會因為原本應該升溫膨脹或降溫收縮的行為被限制住而產生熱應力，
如下圖所示：
 |
| 兩端約束住，應力值很大 |
 |
| 兩端約束住的變形量 |
如果元件可以完全自由變形，就不太會有熱應力的產生，
所以在模擬熱應力與熱變形上，約束條件會產生很大的影響，
其他還包括約束條件無法模擬本身因為溫度跟元件應力產生的對應變形，
當然就會使得元件的熱變形模擬量偏低，熱模擬應力偏高的情況。
熱應力與熱變性的模擬計算主要是跟材料的溫度與熱膨脹係數有關，
溫度在NIC中的設定值主要是就是K，不像CFD可以自由選擇單位進行輸入；
熱膨脹係數通常是溫度的倒數，
 |
| SUS的熱膨脹係數 0.000017 (/K) |
熱膨脹係數有兩個要注意的地方：
不同材料的差異。
同樣材料在不同溫度下的差異。
如下圖示：
 |
| 圖片來源：High Temp Metal |
另外有些材料撐不了太高的溫度，也沒必要作，
一般來說多數材料僅有在室溫附近的熱膨脹係數資料。
多數材料的熱膨脹係數跟材料的主成份以及晶格結構型式有關，
合金中微量的其他成分影響作用通常不大，
所有的高、中、低碳鋼在室溫附近的熱膨脹係數其實都差不多；
但是當合金中其他材料成份比重提高時，
就有機會設計出不同膨脹係數的材料，
例如在工業上最常被用在大溫度範圍下，長度變動小的材料的恆範鋼ㄒ(Invar steel)，
合金成份中的含鎳量高達36%，如下圖示，至於原理就不在本文討論範圍內。
 |
| 圖片來源：Wiki 鎳含量在36%左右時，熱膨脹係數最低。 |
25度℃為零應力，形狀平直的初始狀況，
模擬設定主要有：
材料1：SUS304，E=190.30 GPa，ν=0.305，α=0.000017 /K
材料2：鈦， E=102.81 GPa，ν=0.361，α=0.000009 /K
初始溫度(零應力溫度)：25℃ = 298 K
主體溫度：225℃ = 498 K
約束條件
如果同時有其他力量、強制位移等就依據原本設定進行即可。
模擬從298K到498K時因為熱膨脹係數不同產生的變形量：
主體溫度的設定使用非常的方便，
可惜在真實環境中，
除非在受控制的環境放很長的時間，
很少有整個主體溫度會是完全相同的，
所以NIC有支援從Autodesk CFD的結果檔讀取溫度分佈資料，
可以模擬更複雜溫度分佈情況下的案例。
沒有留言:
張貼留言