压力加载

刀片经历了周围气体的高压。计算仅由这种压力造成的压力。

首先，创建一个静态结构模型。

smodel = createpde（“结构”，，，，“静态固体”）；

导入和绘制几何形状，显示面部标签。

导入测定法（Smodel，'blade.stl'）；图PDEGPLOT（Smodel，'facelabels'，，，，'上'，，，，'facealpha'，0.5）

生成具有最大元素大小为0.01的网格。

msh = generatemesh（smodel，'hmax'，0.01）;

指定杨氏模量，泊松比和基于镍合金的热膨胀系数（Nimonic 90）。

E = 227E9;百分比在PACTE = 12.7E-6;1/k的％nu = 0.27;结构性Properties（Smodel，'Youngsmodulus'，e，...'Poissonsratio'，nu，...'CTE'，CTE）;

指定与其他金属接触的根部面孔是固定的。

结构BC（Smodel，'脸'，3，'约束'，，，，'固定的'）；

指定刀片的压力和吸力侧的压力负荷。这种压力是由于叶片的这些侧面周围的高压气体造成的。

p1 = 5e5;百分比在PAp2 = 4.5e5;百分比在PA结构性载荷（Smodel，'脸'，11，'压力'，p1）;压力侧％结构性载荷（Smodel，'脸'，10，'压力'，p2）;％吸气方

解决结构问题。

rs = solve（smodel）;

绘制von mises的压力和位移。指定100的变形量表因子，以更好地可视化变形。

图pdeplot3d（smodel，'colormapdata'，Vonmisesspress，...'形变'，rs.displacement，...“变形法仪”，100）视图（[116,25]）;

最大应力约为100 MPa，显着低于弹性极限。

热应力

确定温度分布并计算仅由于热膨胀而导致的应力和变形。该示例的这一部分忽略了压力。

首先，创建用于稳态热分析的热模型。

tmodel = createpde（'热的'，，，，'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。

导入测定法（Tmodel，'blade.stl'）；tmodel.mesh = msh;

假设刀片是由镍基合金（Nimonic 90）制成的，则指定导热率。

kapp = 11.5;％w/m/kThermalproperties（Tmodel，'导热系数'，kapp）;

周围流体和刀片面之间的对流传热定义了该问题的边界条件。在气体速度更高的情况下，对流系数更大。同样，不同面周围的气温也不同。内部冷却空气的温度为 ${150}^{\circ }\mathit{C}$，而压力和吸力侧的温度为 ${1000}^{\circ }\mathit{C}$。

％内部冷却ThermalBC（Tmodel，'脸'，[15 12 14]，...“对流”，30，...“环境温度”，150）;压力侧％ThermalBC（Tmodel，'脸'，11，...“对流”，50，...“环境温度”，1000）;％吸气方ThermalBC（Tmodel，'脸'，10，...“对流”，40，...“环境温度”，1000）;％ 小费ThermalBC（Tmodel，'脸'，13，...“对流”，20，...“环境温度”，1000）;％碱（暴露于热气体）ThermalBC（Tmodel，'脸'，1，...“对流”，40，...“环境温度”，800）;与热气接触的根部百分比ThermalBC（Tmodel，'脸'，[6 9 8 2 7]，...“对流”，15，...“环境温度”，400）;

与其他金属接触的根面的边界条件是一种热接触，可以用非常大的系数对流建模（周围 $1000\mathit{w}/（（{\mathit{m}}^2\mathit{k}）$用于金属金属接触）。

与金属接触的root％ThermalBC（Tmodel，'脸'，[3 4 5]，，...“对流”，1000，...“环境温度”，300）;

解决热模型。

rt = solve（tmodel）;

绘制温度分布。尖端和根之间的温度范围为 ${820}^{\circ }\mathit{C}$至 ${330}^{\circ }\mathit{C}$。外部气体温度为 ${1000}^{\circ }\mathit{C}$。内部冷却是有效的：它大大降低了温度。

图pdeplot3d（tmodel，'colormapdata'，rt.temperature）视图（[130，-20]）;

现在，创建一个静态结构模型来计算由于热膨胀而引起的应力和变形。

tsmodel = createpde（“结构”，，，，“静态固体”）；

导入相同的几何形状，并使用与结构分析相同的材料的网格和结构特性。

导入测定法（tsmodel，'blade.stl'）；tsmodel.mesh = msh;结构性Properties（tsmodel，'Youngsmodulus'，e，...'Poissonsratio'，nu，...'CTE'，CTE）;

指定参考温度。

tsmodel.ReferenceTemperature = 300;百分比c结构体负载（TSMODEL，'温度'，RT）;

指定边界条件。

结构BC（tsmodel，'脸'，3，'约束'，，，，'固定的'）；

解决热应力问题。

rts = solve（tsmodel）;

绘制von mises的压力和位移。指定100的变形量表因子，以更好地可视化变形。应力集中在受约束的根部，因为它不能自由扩展，也集中在刀片和根之间的连接中。

数字（'单位'，，，，“归一化”，，，，“外键”，[0 0 1 1]）;pdeplot3d（tsmodel，'colormapdata'，rts.vonmisesspress，...'形变'，rts.displacement，...“变形法仪”，100）Caxis（[0，200E6]）视图（[116,25]）;

评估尖端的位移。在封面的设计中，必须考虑这种位移，以避免盖子和刀片之间的摩擦。

max（rts.displacement.magnitude）

ANS = 0.0015

压力载荷和热应力

计算由热和压力效应组合引起的应力和变形。

使用与热应力分析相同的模型。在刀片的压力和吸力侧加压负荷。这种压力是由于叶片的这些侧面周围的高压气体造成的。

压力侧％结构性载荷（TSMODEL，'脸'，11，...'压力'，p1）;％吸气方结构性载荷（TSMODEL，'脸'，10，...'压力'，p2）;

解决模型。

rc = solve（tsmodel）;

绘制von mises的压力和位移。指定100的变形量表因子，以更好地可视化变形。

数字（'单位'，，，，“归一化”，，，，“外键”，[0 0 1 1]）;pdeplot3d（tsmodel，'colormapdata'，rc.vonmisessress，...'形变'，rc.displacement，...“变形法仪”，100）Caxis（[0，200E6]）视图（[116,25]）;

评估最大应力和最大位移。位移几乎与热应力分析相同，而最大应力（854 MPa）明显更高。

马克斯（rc.vonmisesstress）

ans = 9.8378e+08

max（rc.displacement.magnitude）

ANS = 0.0015