在固定入口点应用完全位移约束是精确热模拟的基本锚点。通过将所有三个轴（UX、UY、UZ）的平移设置为零，您可以数学上复制组件被密封或连接到高刚度结构上的刚性条件。这建立了一个明确的“零点”，迫使所有热膨胀相对于这个固定位置定向累积。
核心要点 完全约束对于计算热变形的实际累积至关重要。它们揭示了热偏差如何在组件中传播，解释了为什么位移幅度通常在结构的自由端达到峰值。
模拟真实边界条件
复制刚性连接
在高温管道组件中，入口点很少是自由浮动的。它们通常通过螺栓、焊接或密封连接到更重、更刚性的组件上。
应用完全约束（UX=UY=UZ=0）是模拟这种物理现实的最准确方法。它可以防止基座产生人为移动，确保模拟反映一个真正固定的系统。
定义结构基线
没有固定的参考点，热变形数据就缺乏背景信息。
这些约束为整个分析建立了起点。它们定义了组件的“开始”，使软件能够精确测量在施加热量时几何形状与原始位置的偏差程度。
分析变形力学
热偏差的累积
约束系统中的热膨胀是累积的。
由于入口点无法移动，材料膨胀必须向外传播。约束使您能够可视化这种“堆叠”效应，其中每单位长度的小膨胀会随着管道长度的增加而累积成显著的几何变化。
预测自由端的行为
固定入口点的直接结果是另一端运动的放大。
模拟将显示位移不是均匀的。相反，它在自由端达到最大值，距离约束最远。这一见解对于预测最终组件中的间隙问题或接触风险至关重要。
理解权衡
无限刚度的假设
应用完全约束假设支撑结构是无限刚性的。
虽然这对于管道分析来说通常足够接近，但它是一种理想化。实际上，即使是高刚度结构在极端载荷下也可能发生轻微弯曲。
应力集中
通过阻止入口点处的所有运动，模拟迫使材料以应力的形式吸收能量，而不是运动。
这可能会在约束处显示出高的应力集中。您必须辨别这些应力是真实的物理风险还是刚性边界条件的产物。
为您的分析做出正确的选择
为了最大限度地提高模拟的价值，请将您的约束策略与您的分析目标保持一致：
- 如果您的主要重点是可视化总膨胀：使用完全约束来清楚地观察变形如何从基座累积到尖端。
- 如果您的主要重点是间隙检查：依赖“自由端”的数据，因为固定约束确保这是最大位移发生的地方。
正确约束入口点可将抽象的热数据转化为结构运动的预测图。
总结表：
| 约束特征 | 物理表示 | 分析影响 |
|---|---|---|
| 完全约束（UX、UY、UZ = 0） | 刚性螺栓连接、焊接或密封的入口点 | 建立用于测量膨胀的明确“零点” |
| 定向传播 | 材料膨胀被迫远离锚点 | 允许累积计算热偏差 |
| 自由端分析 | 组件尖端无限制的移动 | 识别最大位移和潜在的间隙问题 |
| 应力集中 | 固定边界处的能量吸收 | 突出显示热载荷下潜在机械故障的区域 |
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图解指南
参考文献
- Nenghong Zheng, Ye Chen. Numerical Simulation Research on Screen Superheater of Supercritical Circulating Fluidized Bed Boiler. DOI: 10.54691/czsm3b20
本文还参考了以下技术资料 Kintek Furnace 知识库 .
