Vrijwel alle materialen zetten uit of krimpen onder invloed van temperatuurveranderingen. Dat beïnvloedt de prestaties van een voorwerp of onderdeel. Tijdens de ontwerpfase kun je hier in SOLIDWORKS rekening mee houden. Op die manier kun je het meest geschikte materiaal kiezen en de juiste toleranties in je ontwerp verwerken.
Om de zogenaamde thermische stress mee te wegen in je ontwerp, heb je SOLIDWORKS Simulation Professional nodig. Met deze gebruiksvriendelijke uitbreiding op SOLIDWORKS 3D CAD kun je berekenen wat de potentiële gevolgen zijn van thermische stress. Die berekening bestaat uit twee delen. Je start met een thermische studie waarmee je de uitzettingen bepaalt. Daarna maak je een statische studie.
Wat is een Thermische studie?
Een thermische studie analyseert de warmtehuishouding tussen objecten. Dit lijkt ingewikkelder dan een structurele analyse zoals bij FEA, maar het is makkelijker te berekenen dan je zou denken. Dit komt doordat de grootste onbekende bij een thermische studie de temperatuur zelf is. De complexiteit van de berekening kan daardoor gereduceerd worden van 3 vrijheidsgraden per meetpunt, naar 1 vrijheidsgraad per punt. Echter, het grootste verschil tussen structurele analyse en thermische studie is dat er in een thermische studie geen evenwicht tussen de lichamen hoeft te zijn.
Wat voor warmtetransities zijn er?
Er zijn drie vormen van warmtetransitie: conductie, convectie en radiatie. Het is belangrijk dat je het verschil kent wanneer je een thermische studie doet.
-
Conductie
Conductie is warmteoverdracht binnen een object zelf. Temperatuur is kinetische energie in de vorm van botsende moleculen. Deze moleculen vloeien van warm naar koud. Hoe groter het temperatuurverschil, hoe groter de warmtestroom. De eenheid van thermisch geleidbaarheid is W/(mK). Hoe hoger de waarde, des te meer de warmte wordt geleid. Materialen die warmte of koude tegen houden, hebben een lage waarde.
-
Convectie
Convectie is warmtetransitie tussen het vlak van een object en een bewegend gas of vloeistof. De warmteoverdrachtscoëfficiënt drukt uit hoeveel warmte er wordt overgedragen bij convectie. De warmteoverdrachtscoëfficiënt wordt uitgedrukt in W/(m²K).
-
Radiatie
Er is sprake van radiatie als er warmte wordt overgedragen tussen twee objecten aan de hand van elektromagnetische straling (zonder medium). De warmtestraling (emissie) bepaalt hoeveel warmte het ontvangend object op kan nemen van het warmte zendende object. Deze waarde ligt tussen 0 en 1.
Praktijkvoorbeeld
Stalen of aluminium ramen zijn tegenwoordig weer trendy, maar hoe zit het met de warmteverliezen van deze ramen rond de kozijnen? Dat kun je in een thermische studie bekijken. Hieronder zie je een praktijkvoorbeeld van hoe een thermische simulatie voor een stalen raam eruit ziet.
Voorbeeld van het thermische verloop binnen de materialen
Warmteverlies buiten Warmteverlies binnen
Interesse in Thermische Simulaties?
Wil je meer weten over de mogelijkheden en voordelen van thermische simulaties voor jouw productontwerp en jouw bedrijf? Neem dan vrijblijvend contact met ons op. Onze specialist komt graag langs voor een verkennend gesprek.
-1.png?width=300&height=225&name=whitepaper%20-%20virtual%20twins%20(1)-1.png)
