案例4 - 火箭升空过程中外壳金相变化分析

1.案例介绍

火箭在点火升空过程中，其外壳温度会在短时间内急剧升高，这就会导致其材料性质发生改变，通过冶金分析可以深入了解火箭材料的物理和化学性质，包括硬度、强度、韧性、耐热性等关键性能参数。这有助于评估材料是否符合火箭制造的要求，选择最适合的材料以确保火箭在极端环境下的稳定运行。

2.流程介绍

• 前处理与求解设置
  • 学习如何导入几何，自动生成网格
  • 学习如何导入模型网格
  • 学习如何设置模型与材料相关选项
  • 学习如何求解计算
• 后处理结果分析展示
  • 结果云图

步骤一：导入网格

进入冶金分析模块，点击“网格”，“类型”选择“上传网格”，点击“上传网格”，本案例网格名为Rocket。如下图所示：

步骤二：单元设置

单元设置主要目的是设置单元类型，在模态分析模块中，单元类型可以设置为三维完全积分单元与三维缩减积分单元两种；网格类型可分为一阶网格与二阶网格两种。当单元设置为手动时，可对子模型进行单元设置。设置如下图所示：

步骤三：分析设置

关闭“考虑金属相变的力学分析”开关

步骤四：材料设置

点击“材料”，此处默认只有标准16MND5钢。关闭“材料硬度”开关。具体参数如图设置。

步骤五：时间步

点击“时间步”，点击“新增”，创建热学计算的时间步。

步骤六：边界条件与荷载

点击“边界条件与荷载”后的“+”，选择“边界温度”，施加位置在体“V_ALL”上，具体数值用表格给出；

步骤七：初始条件

点击“初始条件”，设置初始温度为25摄氏度，铁素体比例0.9，贝氏体比例0.1。

步骤八：求解器设置

点击求解器，直接使用默认设置即可。

步骤九：时间步&资源

点击“时间步&资源”，将“计算核数”设置为16核，“最大计算时间”设置为3600s。

步骤十：结果配置&计算

1）物理场 点击“结果配置”下的“物理场”，添加做需要的物理场。

2）点击“仿真计算”，开始计算，直至提示成功即可。操作如下图所示：

步骤十一：结果云图