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Autor Thema:  Simulation von Bauteilerwärmungen nach Kurzschluss (1586 mal gelesen)
Steffffen
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Beiträge: 16
Registriert: 06.02.2006

WF3 M210<P>Intel XEON 2,93GHz 12 GB RAM<P>
Ansys 13 Workbench

erstellt am: 26. Jul. 2011 10:21    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hallo zusammen,

ich stehe vor folgender Problemstellung. All unsere Bauteile müssen einer Erwärmungs-/Kurzschlussprüfung unterzogen werden. Da diese Prüfungen in einem Prüfinstitut extrem teuer sind, sollen die Bauteile mit Hilfe von Simulationen nachgebildet werden. Die Bauteile existieren alle als 3D-Modelle, weshalb ich die Simulation gerne mit Ansys Workbench durchführen würde. Zur Verfügung steht mir hierzu Ansys Workbench 12 mit einer Mechanical Lizenz.

Nun zunächst die Frage, ob solch eine Simulation generell mit den vorhandenen Mitteln möglich ist. Ich stehe hier bisher noch komplett am Anfang und bin erstmal am klären, was für diese Simulation an generellen Möglichkeiten gibt. Bisher arbeite ich nur mit statischen Strukturanalysen. Nun sollen eben auch thermisch hinzukommen.

Als erste Vorübung habe ich einen einfachen Kupferleiter mit einem Querschnitt von 120mm² genommen. Der Kurzschlussstrom beträgt etwa 26kA was über eine Länge von einem Meter zu einer Leistung von ca. 182kW führt. Ich bin jetzt beim Modellaufbau jedoch überfragt, wie ich eine solche Leistung im Bauteil angeben kann. Das einzige, was ich gefunden habe ist, eine Wärmeleistung über eine Fläche senkrecht in das Bauteil einzubringen. Woher kennt das Programm die Stromverteilung? Die 182kW werden ja nicht über eine Stirnfäche in den Leiter eingebracht, sondern verteilen sich über die komplette Länge. Jetzt ist ein Leiter noch ein sehr einfaches Modell. Später sollen reale Bauteile simuliert werden.

Betrachtet werden soll die Temperaturerhöhung im Bauteil über einen Zeitraum von 100 Millisekunden. Ist die Mechanical-Lizenz für diese Problemstellung überhaupt ausreichend oder wäre hierfür eine andere Lizenz nötig? Wie kann ich generell an das Problem herangehen?

Wie ihr seht... ich stehe noch ganz am Anfang und bin über jeden Ratschlag dankbar!

Gruß
Steffen

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wosch
Ehrenmitglied V.I.P. h.c.
Elektrotechniker im Ruhestand


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Beiträge: 2607
Registriert: 16.12.2004

Rechne zuerst ein Problem nach, für das Du eine analytische Lösung kennst.

erstellt am: 26. Jul. 2011 13:03    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Steffffen 10 Unities + Antwort hilfreich

Wenn die Stromdichteverteilung im Bauteil bekannt ist, kann über die elektrische Leitfähigkeit die dann auch bekannte Volumenleistungsdichte vorgegeben werden und mit einer thermischen transienten Rechnung die Aufheizung bestimmt werden. Sind die Aufheizzeiten hinreichend lang, muss sicher auch die Wärmeabgabe (Konvektion, Strahlung..) berücksichtigt werden.

Ist die Stromdichteverteilung nicht bekannt und die Aufheizung erfolgt mit Wechselstrom, muss eine harmonische Berechnung des elektrischen Stömungsfeldes vorangeschaltet werden, mit der die Volumenleistungsdichte ermittelt wird. Daran lässt sich dann eine transiente thermische Rechnung anschließen.

(Anregungen zu einer solchen Rechnung kann sich aus Beispielen für die Induktionserwärmung holen.)
(Es ist auf jeden Fall sinnvoll, wie hier geschehen, mit einem solchen Kupferzylinder zu beginnen.)

------------------
Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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