固定入口点に完全な変位拘束を適用することは、正確な熱シミュレーションの基本的なアンカーとして機能します。すべての3つの軸（UX、UY、UZ）の並進をゼロに設定することにより、コンポーネントが密閉されているか、高剛性構造に接続されている剛性条件を数学的に再現します。これにより、明確な「ゼロ点」が確立され、すべての熱膨張がこの固定位置に対して方向的に蓄積されます。
主なポイント 完全な拘束は、熱変形の現実的な蓄積を計算するために不可欠です。これにより、熱偏差がアセンブリ全体にどのように伝播するかが明らかになり、変位の大きさが通常、構造の自由端でピークに達する理由が説明されます。
現実的な境界条件のシミュレーション
剛性接続の再現
高温チューブアセンブリでは、入口点はほとんど浮遊していません。通常、ボルト締め、溶接、またはより重く、より剛性の高いコンポーネントに密閉されています。
完全な拘束（UX=UY=UZ=0）を適用することは、この物理的な現実をシミュレートする最も正確な方法です。これにより、ベースでの人工的な移動を防ぎ、シミュレーションが真に固定されたシステムを反映していることを保証します。
構造的ベースラインの定義
固定された基準点がないと、熱変形データは文脈を欠きます。
これらの拘束は、分析全体の原点を確立します。これらはアセンブリの「開始」を定義し、ソフトウェアが熱が適用されたときにジオメトリが元の位置からどれだけ逸脱するかを正確に測定できるようにします。
変形メカニクスの分析
熱偏差の蓄積
拘束されたシステムにおける熱膨張は累積的です。
入口点は移動できないため、材料の膨張は外側に伝播しなければなりません。拘束により、単位長さあたりの小さな膨張がチューブの長さにわたって大きな幾何学的変化に加算されるこの「積み重ね」効果を視覚化できます。
自由端での挙動の予測
入口点を固定することの直接的な結果は、反対側の端での移動の増幅です。
シミュレーションでは、変位は均一ではないことが示されます。代わりに、拘束から最も遠い自由端で最大値に達します。この洞察は、最終アセンブリでのクリアランスの問題や接触リスクを予測するために不可欠です。
トレードオフの理解
無限剛性の仮定
完全な拘束を適用することは、支持構造が無限に剛性であると仮定します。
これは多くの場合、チューブ分析には十分ですが、理想化です。実際には、極端な負荷の下では、高剛性の構造でさえわずかにたわむ可能性があります。
応力集中
入口点でのすべての移動を防ぐことにより、シミュレーションは材料に運動ではなく応力としてエネルギーを吸収させます。
これにより、拘束箇所に応力集中が高くなる可能性があります。これらの応力が実際の物理的リスクなのか、それとも剛性境界条件のアーティファクトなのかを判断する必要があります。
分析に最適な選択を行う
シミュレーションの価値を最大化するために、拘束戦略を分析目標と一致させてください。
- 主な焦点が総膨張の視覚化である場合：完全な拘束を使用して、変形がベースから先端までどのように蓄積するかを明確に観察します。
- 主な焦点がクリアランスチェックである場合：固定拘束により最大変位が発生することが保証されているため、「自由端」のデータに依存します。
入口点を正しく拘束することは、抽象的な熱データを構造移動の予測マップに変換します。
概要表：
| 拘束機能 | 物理的表現 | 分析的影響 |
|---|---|---|
| 完全な拘束（UX、UY、UZ = 0） | 剛性のあるボルト締め、溶接、または密閉された入口点 | 膨張測定のための明確な「ゼロ点」を確立する |
| 方向伝播 | アンカーから離れるように強制される材料の膨張 | 熱偏差の累積計算を可能にする |
| 自由端分析 | アセンブリ先端での無制限の移動 | 最大変位と潜在的なクリアランスの問題を特定する |
| 応力集中 | 固定境界でのエネルギー吸収 | 熱負荷下での潜在的な機械的故障の領域を強調する |
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ビジュアルガイド
参考文献
- Nenghong Zheng, Ye Chen. Numerical Simulation Research on Screen Superheater of Supercritical Circulating Fluidized Bed Boiler. DOI: 10.54691/czsm3b20
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Furnace ナレッジベース .
