PVP Thermo-Mechanic Axi

 

1.     Programmdaten. 2

1.1.      Programmbezeichnung. 2

1.2.      Vorwort 2

1.3.      Systemvoraussetzungen. 2

1.4.      Kopierschutz. 2

1.5.      Installation. 2

1.6.      Anwenderberatung, Support 3

1.7.      Leistungsmerkmale des Programms. 3

2.     Programmbeschreibung, Programmfunktionen. 3

2.1.      Benutzeroberfläche - Überblick. 3

2.2.      Titelliste. 4

2.3.      Menüleiste. 4

2.4.      Menü File. 5

2.5.      Menü Calculation. 5

2.6.      Menü Help. 5

Registrieren. 5

Vertreiber 5

3.     Programm starten/beenden. 5

4.     Berechnung starten. 5

4.1.      Eingabe der Geometrie. 5

Bauteilgeometrie wählen. 6

Lichter Radius. 6

Eigenschaften der Schichten. 6

4.2.      Thermische und mechanische Belastungen. 6

Eingabe der Belastungen. 6

Beispiele. 7

Schwingende Mediumstemperatur 7

Sprungartige Änderungen. 8

Anfangstemperatur 8

Randbedingungen an der Innen-/Außenseite. 8

Diagrammmaßstab. 9

Benutzerdefinierter Maßstab. 9

Automatische Maßstabseinstellung. 9

4.3.      XXX.. 9

Zeitschrittweite. 9

Anzahl der X-Elemente. 9

„Time pro calculation“. 9

4.4.      Berechnung starten. 10

5.     Ergebnisausgabe. 10

5.1.      Diagrammbeschreibung. 10

5.2.      Tabellenbeschreibung. 11

5.3.      Weiterverarbeitung der Daten. 11

6.     Beispiel 12

 


 

1.     Programmdaten

 

1.1.   Programmbezeichnung

Programm-Name:        PVP Thermo-Mechanic Axi

Programmversion:        1.3

 

1.2.   Vorwort

XXX

 

1.3.   Systemvoraussetzungen

-          Intel oder AMD kompatibler Prozessor

-          Ab Microsoft® Windows 95®

-          HDD 1 Mb

-          RAM 32 Mb

 

1.4.   Kopierschutz

Die Demo-Version des Programms ist auf jedem Computer zeitlich unbegrenzt.

Für die Freischaltung der arbeitsplatzbezogenen Vollversion, ist ein Registriercode erforderlich. (s. 1.5 Installation).

 

1.5.   Installation

Falls nicht vorhanden, kann die Datei SETUP.EXE mit der aktuellen Version von der Internetseite www.pvp-software.de heruntergeladen werden. Durch starten von SETUP.EXE wird die Demo-Version des Programms installiert. Für die Freischaltung der vollen Funktionalität ist ein Registriercode erforderlich. Unter dem Menüpunkt Help > Registrieren öffnet sich ein Fenster mit dem Identifikation-Code.

 

 

 

Dieser ist per E-Mail an support@pvp-software.de senden. Umgehend erhalten Sie dann einen Registriation-Code, der unter dem Menüpunkt Help > Registrieren im Fenster Registration-Code einzutragen ist.

 

 

 

Nach Abschluss der Eingabe des Registration-Code bestätigt die Bildschirmausschrift „Registration successful“ die erfolgreiche Registrierung. Es steht auf diesem Computer die volle Funktionalität des Programms zur Verfügung. Da dieses Programm z.Zt. nur als Einzelplatzlizenz vertrieben wird, ist für den Einsatz auf einem anderen Computer eine neue Registrierung fällig.

 

1.6.   Anwenderberatung, Support

Bei Fragen zu dem Programm wenden Sie sich bitte an:

 

Lau Engineering Solutions GmbH

 

Hardenbergstr. 5

D-51647 Gummersbach

Germany

 

Tel: +49 (0) 2266 901 98 66

Fax: +49 (0) 2266 46 41 22

E-Mail: support@pvp-software.de, info@les-online.de

www.les-online.de

 

1.7.   Leistungsmerkmale des Programms

XXXXX

 

 

2.     Programmbeschreibung, Programmfunktionen

 

2.1.    Benutzeroberfläche - Überblick

 

Da „PVP Thermo-Mechanic Axi“ ein internationales Programm ist, wurde nur eine englische Oberfläche erstellt.

Die graphische Benutzeroberfläche entspricht dem üblichen Windowsstandard mit Titelleiste, Menüleiste, Pulldownmenüs und Srollleisten. Als Eingabegeräte dienen Tastatur und Maus. Grundlegende Kenntnisse in der Bedienung von Windows Anwendungen werden vorausgesetzt und daher nicht erläutert.

Bei umfangreichen Input- bzw. Ergebnisdaten ist ein Datenaustausch über die Windows-Zwischenablage (Tastenkombination Strg + C, Strg + V) möglich.

 

 

 

 

2.2.   Titelliste

 

 

 

2.3.   Menüleiste

 

 

 

2.4.   Menü File

Mit dem Befehl File – Exit kann das Programm beendet werden. Eine alternative     Möglichkeit ist das Kreuz ganz rechts in der Titelzeile.

 

2.5.   Menü Calculation

Mit den Befehlen „Start calculation“ und „Stop calculation“ kann eine Berechnung gestartet oder gestoppt werden.

Mit dem Befehl „Reset“ werden die berechneten Ergebnisse auf Null zurückgesetzt, die eingegebenen Randbedingungen bleiben jedoch bestehen.

 

2.6.   Menü Help

 

                        Registrieren

Wenn das Programm zum ersten Mal geöffnet wird, muss in diesem     

            Menüpunkt die Registriernummer eingetragen werden.

Um berechnete Werte zu erhalten, muss das Programm nach der Registrierung neu gestartet werden.

 

                        Vertreiber

      In diesem Menüpunkt werden die Daten des Vertreibers aufgeführt

 

 

 

 

3.     Programm starten/beenden

Durch einen Doppelklick mit der linken Maustaste auf das Icon „PVP-Axi Thermo- Mechanic“ auf dem Desktop wird das Programm gestartet.

 

Um es zu beenden gibt es zwei Möglichkeiten:

 

-          Im Menü File kann der Befehl Exit gewählt werden.

 

-          In der Titelleiste kann zum Beenden des Programms auf das Kreuz ganz links geklickt werden.

 

4.     Berechnung starten

 

4.1.    Eingabe der Geometrie

 

 

 

                        Bauteilgeometrie wählen

Im Pull-down-Menü kann der Körper gewählt werden, für den die  Berechnung   durchgeführt werden soll. Zur Auswahl stehen:

- Platte – frei

- Platte – eingeschränkt 1 – zwischen zwei Scharnieren befestigt

- Platte – eingeschränkt 2 – fest eingespannt

- Zylinder – frei

Bild mit Randbedingungen von Herrn Lau

- Zylinder – eingeschränkt

-  Kugel

 

                        Lichter Radius

Im Feld „Inner radius“ kann die Länge des lichten Radius’ in Metern angegeben werden.

 

                        Eigenschaften der Schichten

In der Tabelle können die Eigenschaften der verschiedenen Schichten eingegeben werden. Dies sind:

           

-          Description - Position der Schicht

-          Width – Schichtdicke in m

-          Lambda - Wärmeleitfähigkeit in W/mK

-          Rho - Dichte in kg/m³

-          Cp - Wärmekapazität bei konstantem Druck in J/kgK

-          Alpha - Wärmeausdehnungskoeffizient

-          E - E-Modul in MPa

-          Mju - Querkontraktionszahl

 

Es können bis zu 24 verschiedene Schichten eingegeben werden.

 

4.2.   Thermische und mechanische Belastungen

In diesem  Programm kann konvektiver Wärmeübergang und/oder Wärmeaustausch durch Strahlung eingegeben werden. Wird in einem Feld nichts eingegeben, so wird dieses Feld nicht berücksichtigt.

 

 

                        Eingabe der Belastungen

Die Eingabe der Belastungen kann als Wert, als Funktion oder auch als logische Funktion eingegeben werden.

 

 

 

 

                        Beispiele

 

                                    Schwingende Mediumstemperatur

Eine um einen Mittelwert 2 °C mit einer Amplitude von 25 °C und einer Periode von 100s  könnte zum Beispiel mit

 

2+25*sin(#t/100*2*Pi)

 

eingegeben werden.

 

 

                                    Sprungartige Änderungen

Bei sprungartigen Änderungen der Randbedingungen sind logische Funktionen hilfreich.

 

if(100<#t<=200;500;20)

 

bedeutet zum Beispiel, dass die Temperatur im Zeitraum von 100 bis 200 Sekunden mit 500 °C angegeben wird, andernfalls mit 20 °C.

 

 

 

 

                        Anfangstemperatur

In diesem Feld kann die Anfangstemperatur für alle Schichten eingegeben werden.

 

                        Randbedingungen an der Innen-/Außenseite

In diesen Feldern können die Randbedingungen an der Innen- und Außenseite eingegeben werden. Dies sind:

 

-          Convection temperature - Mediumstemperatur für Konvektion in °C

-          Alpha_a - Wärmeübergangskoeffizient in W/m²K

-          Emission temperature - Mediumstemperatur für Strahlung in °C

-          Epsilon12*Phi12, das Produkt aus Emissionskoeffizient  und Einstrahl-zahl

-          Pressure – Druck in bar

 

Da im Stefan-Boltzmannschen-Gesetz die Temperatur mit der vierten Potenz eingeht, kann es bei hohen Mediumstemperaturen für Strahlung zu Instabilität kommen. Daher muss die Zeitschrittweite in diesen Fällen verkleinert werden.

 

 

                        Diagrammmaßstab

 

 

                        Benutzerdefinierter Maßstab

Für die graphische Darstellung können in den Feldern „Min.“ und „Max.“ das Minimum und das Maximum der y-Achse in den entsprechenden Einheiten selbst eingegeben werden. Mit einem Doppelklick in das Diagramm wird dieser Maßstab aktiviert.

 

                        Automatische Maßstabseinstellung

Durch Aktivieren des Feldes „Auto“ stellt sich der Maßstab der y-Achse automatisch ein.

 

4.3.   XXX

 

 

 

                        Zeitschrittweite

In diesem Feld kann die Zeitschrittweite eingegeben werden, die Einfluss auf die Genauigkeit und die Dauer der Berechnung hat.

Je größer der Gradient in der Temperatur ist, desto feiner sollten die Zeitschritte gewählt werden.

 

                        Anzahl der X-Elemente

In diesem Feld kann die Anzahl der X-Elemente, die ebenfalls Einfluss auf die Genauigkeit und Dauer der Berechnung hat, eingegeben werden.

Je mehr X-Elemente angegeben werden, desto genauer wird die Berechnung.

  

                        „Time pro calculation“

In diesem  Feld kann die Zeitschrittweite gewählt werden, für die die Ergebnisse ausgegeben werden.

 

 

4.4.   Berechnung starten

Mit den Buttons „Calculate“ bzw. „Stop“ kann die Berechnung gestartet und angehalten werden.

Mit dem Button „Reset“ werden die berechneten Ergebnisse auf Null zurückgesetzt, die eingegebenen Randbedingungen bleiben jedoch bestehen.

 

5.     Ergebnisausgabe

Die Ergebnisausgabe erfolgt sowohl in graphischer als auch in tabellarischer Form für einen Schnitt durch die Platten-/ Zylinderwand.

 

 

 

5.1.   Diagrammbeschreibung

In dem Diagramm können verschiedene Funktionen dargestellt werden.

Durch Klicken mit der linken Maustaste auf die verschiedenen Blattköpfe stehen folgende Diagramme zur Auswahl:

-          Temperature – Temperaturverlauf in °C

-          Heat flux – Wärmestromdichte in W/m²

-          Stresses - Spannungskomponenten sx, sy, sz  bzw. bei zylindrischen Bauteilen Radial-, Tangential- und Längsspannung in MPa

-          Displacements - Verschiebungen in m

-          Compare stresses (Mises) - Vergleichsspannungen (Mises) in MPa

-          Miscellaneous data - Sonstige Daten

-          Time dependencies - Zeitabhängigkeit

 

Falls mehrere Funktionen gleichzeitig dargestellt werden, so ist die Schriftfarbe des Tabellenkopfes mit der Farbe des Graphens identisch.

 

5.2.   Tabellenbeschreibung

In der Tabelle wird der zeitliche Verlauf dargestellt.

 

In den Tabellen des Temperaturverlaufs, der Wärmestromdichte, der Verschiebungen und der Vergleichsspannung werden jeweils drei Werte pro Schicht angegeben. Diese beziehen sich auf den Anfang, die Mitte und das Ende der Schicht.

So sind in der Spalte „Border 0-1“ die Werte an der Grenze des lichten Radius’ und der ersten Schicht gemeint. „Mittel 1“ bezieht sich auf die Mitte der ersten Schicht und „Border 1-2“ auf die Grenze der ersten und der zweiten Schicht.

 

In der Tabelle der Spannungskomponenten werden jeweils die einzelnen Komponenten dargestellt, die sich auf die gesamte Schicht beziehen.

 

5.3.   Weiterverarbeitung der Daten

Aufgrund des hohen Umfangs der Ergebnisse können die Daten der Tabelle zur weiteren Verarbeitung (v.a. die Darstellung des zeitlichen Verlaufs) in die Zwischen-ablage und danach in beliebige Programme (z. B. Tabellenkalkulationsprogramme) kopiert werden. Dazu markiert man die zu kopierenden Daten und speichert sie mit der Tastenkombination Strg + C in der Zwischenablage. Mit der Tastenkombination Strg + V können sie in ein anderes Programm eingefügt werden.

 

6.     Beispiel

 

 

 

 

 

Mit „PVP-Axi Thermo-Mechanic“ ermittelte Spannungskomponenten können in das Programmmodul Vergleichsspannungsschwingbreite übernommen werden. Dieser Modul gestattet die Vergleichsspannungsschwingbreite, die Basis für eine Ermüdungsanalyse ist, zu bestimmen.