Singularités du flux de chaleur dans la simulation SOLIDWORKS

Article de Mersedeh Zandvakili mis à jour le 6 août 2020

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Les singularités de contrainte sont une partie inhérente de toutes les analyses FEA et elles sont inévitables dans le cas de coins et d'arêtes rentrants et aigus, ainsi que de charges et de fixations qui sont appliquées à des entités dont la surface est nulle (comme les arêtes et les sommets).

À ces endroits, en raison d'erreurs mathématiques, la valeur de la contrainte augmente à l'infini et, par conséquent, les contraintes ne peuvent être lues aux endroits de la singularité de la contrainte.

Pour obtenir plus d'informations sur les singularités de contrainte et les méthodes permettant de les contourner, veuillez consulter nos articles de blog suivants : Mesh Refinement for Stress Singularities Hot Spot Diagnostic et Locate Singularities by Detecting Hot Spots.

Le même concept de singularité s'applique aux simulations thermiques. Une singularité peut être créée dans les graphiques de distribution du flux thermique à des endroits similaires, tels que les coins rentrants du modèle.

Une analogie directe entre les flux de chaleur et les contraintes peut être utile pour conceptualiser la singularité du flux de chaleur. De la même manière qu'un modèle avec un bord rentrant dans une analyse de contrainte structurelle ne peut pas avoir de solution de contrainte sur le bord, une analyse thermique est incapable de résoudre la solution de flux thermique dans le bord rentrant. Au lieu de valeurs infinies pour le flux thermique, en raison d'erreurs de discrétisation, le logiciel FEA montre des valeurs finies pour la distribution du flux thermique. Cependant, les valeurs du flux thermique dépendent uniquement de la taille de l'élément à proximité de la singularité du flux thermique et augmenteraient en affinant le maillage.

Un exemple de singularité du flux de chaleur peut être vu dans l'image ci-jointe. Une simulation thermique a été effectuée et la distribution du flux de chaleur a été tracée. Comme on peut le voir sur l'image, dans cette étude, les points chauds du flux thermique coïncident avec les arêtes vives rentrantes, et ils semblent être causés par une singularité. Par conséquent, la valeur de ces contraintes n'a pas de sens.

Graphique de distribution du flux thermique montrant les points chauds du flux thermique

Graphique de distribution du flux thermique montrant les points chauds du flux thermique

La solution de contournement pour la singularité du flux de chaleur est similaire à la singularité de la contrainte. La singularité du flux thermique n'affecte que les éléments proches, donc en lisant le flux thermique à quelques éléments éloignés de la source de singularité, on peut obtenir des valeurs correctes du flux thermique. Une autre solution consiste à supprimer la source de la singularité, par exemple en éliminant l'arête vive rentrante en ajoutant un congé.

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Mersedeh Zandvakili

Mersedeh Zandvakili est un expert en applications de support technique SOLIDWORKS, basé au siège social de Javelin Oakville.