创建液体

此功能让您能够在 SimSolid 模型中定义液体，用于模拟封闭、无粘性且不可压缩的流体对结构的影响。它同时考虑了流体的不可压缩性所产生的分布质量和刚度贡献。

  1. 在Project Tree中，打开 Assembly workbench。
  2. 在Assembly workbench工具栏中，选择 创建液体或气体实体 > 液体。
  3. 在 modeling window 中，请仔细选择零件中与液体接触的曲面（即“润湿曲面”）。
    注： 液体只能施加于面。
  4. 可选： 如果需要，请选择添加相切面复选框。这将自动选中所有与您最初选定面相切的面，此功能可用于快速定义连续的液体边界。
  5. 在质量单位下拉菜单中，为液体的总质量选择单位。
  6. 输入总质量的值。
  7. 点击OK。
关键考虑因素与假设
  • 缝合曲面：选定的面必须代表直接与液体接触的曲面。
  • 流体属性：
    • 液体被假定为无粘性（无内部摩擦或粘性效应）且不可压缩（其体积在压力或变形作用下保持不变）。
    • 不考虑搅动效应。这意味着容器内液体因加速或振动产生的动态运动并未被模拟。
  • 外壳建议：强烈建议将液体完全封闭在实体架构中，以获得精确的表示。
处理自由曲面（开放式容器或薄层）
虽然建议采用完全封闭设计，但 SimSolid 针对可能存在自由曲面的情况提供了特定假设：
  • 平板上的液体：如果将液体施加于单个平板上，则 SimSolid 假设曲面上有一层薄薄的液体。这适用于流体深度相对于板的尺寸可忽略不计的情况。
  • 开放容器：对于非完全封闭的容器，液体的“自由曲面”由所选润湿面的自由边之间的最短路径决定。这建立了简化的平面自由曲面。
  • 静态自由曲面：无论采用哪种配置，假定液体的自由曲面在整个求解过程中保持不变。其位置一旦确定便保持固定，这意味着动态的曲面波动（例如波浪）不会被建模。
施加液体的技术细节和效应
在 SimSolid 中施加液体对分析具有以下显著影响，其作用远不止于增加质量：
  • 分布质量和增加的刚度
    • 液体不仅被视为分布式质量，还会为系统提供刚度贡献。这种刚度直接源于液体体积不可压缩的约束条件。
    • 液态被建模为封闭或近乎封闭腔体内的体积。
  • 不可压缩性约束和相互关联的位移
    • 由于假设液体体积不可压缩，当周围结构变形时，其总体积保持不变。
    • 这种恒定的体积约束在液体施加的曲面位移之间建立了相互关联。任何润湿曲面的变形都必须通过其他润湿曲面的变形来补偿，以保持封闭体积恒定。
      图 1.


    • 这种强耦合显著影响结构响应，尤其体现在振动模式和整体变形方面，因为流体抵制其封闭体积的任何变化。
  • 振动模式的影响
    • 不可压缩的流体可以显著改变充满流体的结构的振动模式和固有频率。“增加质量”效应会降低频率，而“增加刚度”效应（因体积限制所致）则可能提高频率或引入新的耦合模式。
  • 将内部组件排除在液体定义之外
    • 如果板片或其他实体部件在液体体积内移动且未改变液体腔体的总体积（例如，内部挡板排开液体但未改变总封闭空间），则其曲面不应包含在液体定义中。
    • 将这种内部组件包含在内将错误地对其曲面施加不可压缩性约束，从而导致错误的结果。液体的体积定义应严格遵循液体体积的外边界。

备注

  1. 选定的面应该是与液体接触的湿润表面。
  2. 假设液体为无粘的、不可压缩的液体。
  3. 不考虑搅动效应。
  4. 建议将液体完全封闭在结构中。
  5. 如果需要液体的自由表面，请看以下内容：
    • 如果将液体施加于平板上，则假设有一层薄薄的液体。
    • 如果是开放式容器，自由表面是由自由边之间的最短路径决定的。
    • 假定液体的自由表面在求解过程中保持不变。
  6. 施加液体会产生以下效果：
    • 给结构增加分布质量，从而改变其惯性和动力学。
    • 不可压缩的流体可以显著改变流体外壳的振动模式和一般变形，因为外壳的体积始终保持不变。