在换热器仿真分析中,需要查看管板和换热管之间的切应力和剪力。很多用户不知所措。可以理解,因为这里有两个难点!
1)应力属于二阶张量,既需要确定方向,也需要确定所在截面,所以用户常常感到迷惑;
2)剪力属于矢量,虽然不难理解,但ANSYS默认是不输出的,需要使用user defined result这个功能。
完整的换热器非常复杂,不宜作为案例演示。本文的主要目标在于展示切应力和剪力的提取方法,所以截取一个管板孔和一个换热管作为演示。
网格可以随便划分,即使是四面体网格也不影响本文介绍的提取方法。考虑到压力容器行业的惯例,本号划分为六面体网格。
为了验证切应力和剪力的提取方法的正确性。约束管板,对换热管施加1000N的拉力。
为了成功提取管板孔和换热管之间的切应力,需要定义圆柱坐标系。
因为管板孔为共节点面,所以需要将管板孔转化为节点集。
为了成功提取管板孔和换热管之间的剪力,在正式求解之前,需要进行如下设置。
求解完成后,查看管板孔节点集的切应力。
平均切应力为1.5767MPa。
按照公式计算的平均切应力为:
1000/628.29=1.59MPa
公式解与仿真解基本一致
求解完成后,查看管板孔的剪力。
可以看到总剪力为1000N,和施加的1000N完全一致。