Теплові та зв’язані задачі

Теплові та зв’язані задачі розширюють МСЕ за межі чисто механічного аналізу. Спочатку можна визначити температурне поле, а потім використати його для обчислення температурна деформація (thermal strain), деформацій і напружень конструкції.

Від температури до напружень

У тепловому аналізі основним degree of freedom є температура. Результатом є поле $T(x,t)$ та тепловий потік (heat flux). У механічній задачі зміна температури створює власну температурну деформацію, приблизно $$\varepsilon_{\mathrm{th}} = \alpha \Delta T$$. Якщо розширення обмежене, виникають thermal напруження (stress)es.

Послідовне (sequential) і fully зв’язаних (coupled)

При послідовне зв’язування (sequential coupling) теплову задачу (thermal problem) розв’язують першою, а отримане температурне поле (temperature field) передають у механічний аналіз (structural analysis). Це доцільно, коли деформація майже не впливає назад на теплопередачу. Повністю зв’язана (fully зв’язаних (coupled)) формулювання (formulation) потрібна, коли теплове й механічне поля (thermal and mechanical fields) істотно взаємодіють одночасно.

Практична перевірка

Контролюйте одиниці температури та коефіцієнти матеріалу (material coefficients), початкову температуру, теплові граничні умови (thermal граничні умови (boundary conditions)), перенесення (mapping) полів між сітками й часовими кроками. Перед складною мультифізична модель (multiphysics model) корисно окремо перевірити кожну фізичну підзадачу.