压力加载

刀片从周围气体经历高压。计算仅通过此压力引起的应力。

首先，创建一个静态结构模型。

smodel = createpde（'结构'那“static-solid”）;

导入和绘制几何形状，显示面板标签。

importGeometry (smodel'blade.stl'）;图pdegplot (smodel,'FaceLabels'那'在'那'Facealpha', 0.5)

生成最大元素大小0.01的网格。

msh = generatemesh（smodel，“Hmax”，0.01）;

为镍基合金（Nimonic 90）指定杨氏模量，泊松比和热膨胀系数。

E = 227E9;PA.CTE = 12.7e-6;% 1 / Knu = 0.27;结构性（Smodel，“YoungsModulus”, E,......“PoissonsRatio”ν,......CTE的CTE);

指定与其他金属接触的根的面部是固定的。

StructuralBC（Smodel，“脸”3,'约束'那“固定”）;

指定叶片压力侧和吸力侧的压力负荷。这种压力是由于叶片的这些侧面的高压气体。

p1 = 5e5;PA.p2 = 4.5 e5;PA.结构婚姻（Smodel，“脸”，11，'压力'，p1）;％压力侧结构婚姻（Smodel，“脸”10，'压力'，p2）;%吸力面

解决结构性问题。

rs =解决（smodel）;

绘制冯米塞斯应力和位移图。指定变形比例为100，以更好地可视化变形。

图pdeplot3d（smodel，“ColorMapData”Rs。VonMisesStress,......'形变'Rs。位移,......“DeformationScaleFactor”，100）查看（[116,25]）;

最大应力在100 Mpa左右，明显低于弹性极限。

热应力

确定温度分布并仅根据热膨胀计算应力和变形。该示例的这一部分忽略了压力。

首先，建立稳态热分析的热模型。

tmodel = createpde（'热的'那'稳定状态'）;

导入相同的几何形状并使用与结构分析相同的网格。

importGeometry (tmodel,'blade.stl'）;tmodel.mesh = msh;

假设刀片是镍基合金(NIMONIC 90)，指定热导率。

卡普= 11.5;％为w / m / kthermalProperties (tmodel,'导热系数'，Kapp）;

周围流体和刀片的面之间的对流传热定义了该问题的边界条件。对流系数更大，气体速度较高。而且，气体温度周围不同的面积不同。内部冷却空气的温度是 ${150.}^{\circ }\mathit{C}$，虽然压力和抽吸侧的温度是 ${1000}^{\circ }\mathit{C}$．

%内部冷却thermalBC (tmodel,“脸”(15 12 14),......'对流连接'30岁的......'AmbientTemperature', 150);％压力侧thermalBC (tmodel,“脸”，11，......'对流连接', 50岁,......'AmbientTemperature', 1000);%吸力面thermalBC (tmodel,“脸”10，......'对流连接'现年40岁的......'AmbientTemperature', 1000);％ 提示thermalBC (tmodel,“脸”，13，......'对流连接'20，......'AmbientTemperature', 1000);％碱（暴露于热气体）thermalBC (tmodel,“脸”，1，......'对流连接'现年40岁的......'AmbientTemperature'，800）;与热气体接触的％根thermalBC (tmodel,“脸”，[6 9 8 2 7]，......'对流连接'15，......'AmbientTemperature'，400）;

与其他金属接触的根部的面部的边界条件是热触点，可以用非常大的系数（周围）为对流而建模的热触点（周围） $1000\mathit{W.}/（{\mathit{m}}^2\mathit{K.}）$-金属接触)。

根与金属接触thermalBC (tmodel,“脸”(3 4 5),......'对流连接'，1000，......'AmbientTemperature'，300）;

求解热模型。

Rt =解决(tmodel);

绘制温度分布图。尖端和根部之间的温度从周围开始变化 ${820.}^{\circ }\mathit{C}$到 ${330}^{\circ }\mathit{C}$．外部气体温度是 ${1000}^{\circ }\mathit{C}$．内部冷却是有效的:它显著降低温度。

图pdeplot3d（tmodel，“ColorMapData”，rt.temperature）视图（[130，-20]）;

现在，创建一个静态结构模型，以计算由于热膨胀引起的应力和变形。

tsmodel = createpde（'结构'那“static-solid”）;

导入相同的几何形状，并使用相同的网格和结构属性的材料作为结构分析。

importGeometry (tsmodel'blade.stl'）;tsmodel.mesh = msh;结构性的（Tsmodel，“YoungsModulus”, E,......“PoissonsRatio”ν,......CTE的CTE);

指定参考温度。

tsmodel.referenceTemperature = 300;%在摄氏度结构BodyLoad（TSModel，'温度', Rt);

指定边界条件。

StructuralBC（TSModel，“脸”3,'约束'那“固定”）;

解决热应力问题。

Rts =解决(tsmodel);

绘制冯米塞斯应力和位移图。指定变形比例为100，以更好地可视化变形。压力集中在约束的根部，因为它不能自由地膨胀，并且也在叶片和根部之间的连接处。

数字（“单位”那'标准化'那“outerposition”，[0 0 1 1]);pdeplot3D (tsmodel“ColorMapData”，rts.vonmisesstress，......'形变'，rts.displacement，......“DeformationScaleFactor”，100) caxis([0,200e6]) view([116,25]);

评估尖端的位移。在盖的设计中，必须考虑到这种位移，以避免盖与叶片之间的摩擦。

max（rts.displacement.magnonditude）

ans = 0.0015

组合压力负荷和热应力

计算由热和压力效应联合引起的应力和变形。

使用与热应力分析相同的型号。在刀片的压力和抽吸侧添加压力负荷。这种压力是由于叶片的这些侧面的高压气体。

structuralBoundaryLoad (tsmodel“脸”，11，'压力'，p1）;％压力侧structuralBoundaryLoad (tsmodel“脸”10，'压力'，p2）;%吸力面

解决模型。

RC =解决（TSModel）;

绘制冯米塞斯应力和位移图。指定变形比例为100，以更好地可视化变形。

数字（“单位”那'标准化'那“outerposition”，[0 0 1 1]);pdeplot3D (tsmodel“ColorMapData”，rc.vonmisesstress，......'形变'Rc。位移,......“DeformationScaleFactor”，100) caxis([0,200e6]) view([116,25]);

评估最大应力和最大位移。位移与热应力分析几乎相同，而最大应力为854MPa，显着高。

马克斯(Rc.VonMisesStress)

ans = 9.8378 e + 08年

马克斯(Rc.Displacement.Magnitude)

ans = 0.0015