基于有限元理论木材温度场的数值仿真_论文

发布时间:2021-06-13 13:23:21

维普资讯 http://www.cqvip.com 第2 3卷 第 1 期  2O O7年 1 月  森 林 工 程  V0 . 3 o 1 12  N .  f ] T E GI ] R G  DRE   N NE S E Jn. O7 a ,2 O   基 于 有 限 元 理 论 木 材 温 度 场 的 数 值 仿 真  郑 世 强 ,曹  军  ( 北 林 业 大 学 ,哈 尔 滨 东 10 4 ) 500  摘 要 :对具有各向异性 的木材温度场做 了初 步研 究,给 出根 据木材 稳 态热传导 分析的基本 理论。针对 木  材 的热各向异性 ,利用有限元的方法 ,对木材温度场进行 了理论 数值模拟 计算 和测量试 验验证 。仿 真和试验 结  果比较 可靠 ,误 差在 一 .% ~ .%,能 够满足 工程计 算的精度要 求 ,证 明了这种 方法的有 效性 。 35 42   关键词 i有限元 ;木材温度场 ;数值仿真  中图分类号 :0 4 .1 7 13  22 2 ;¥8 . 7 es FrsyU i rt,H ri  0 4 ) at o t  nv sy a n1 00    er ei b 5 Ab l l _ " f   a e  td e h   ns t pcwo dtmp rtr i lsa d p ee t t eb s he r o he a ay i o w o    ̄ g . l s p p rs idt ea i r i " t i t u oo o e e au ef d n   rs n e h   a i e d ct oyfrt  n ls   f o d s s a yh a   o d cin t d   e t n u t .Aco d n ote h a  ns t pcw o e c o c ri gt h   e t i r i o d,n me ia ac lt na di a u ̄ts  f o e e rl r i l  a oo u r lc lua o n c i n s i et o wo dtmp auef d e s e w r  r r d   s   n t  l n  e r .T e rs l  fte s lt n a d t t w r  l b e h ee rrw sb t e 一3 5 e e p f me u i f e ee e o g i n i me tto y h h  e ut o h   i a o  n   s e r i l .T   r   a  ewe n s mu i s e   ee a o . %  文献标识码 I    A 文章编号 :10 —05 (O 7 1 0 l o  0 1 0 X 20 )0 —0 1 — 4 N n r a i ua o  f o   e mmtr  i d B sdo   hi   l n   h o yZ egS i a g C oJn( ot   m ei l m l in o Wo d T ml u eF e   ae   F l e e t c r / hn  hq n , a   c S t l n t E me T i u Nr? h t 一4 2 .w ih c ud me t e d ma d  fe gn e n   ac lt n l sme o   a  lo v l a e   yt e rs l . o .% h c  o l  e    e n o  n ie r c lu a o ."f   t d w s as  ai t b    e ut   h t s i g i i t h d d h s Ke   r s f t lm n ;w o   mp r tr  ed u r a i lt n y wo d : i e ee i n e t o d t e au ef l ;n me c ls e i i mu a o   i 1 引  言    热 分析 的有 限元算 法 。该算 法是 建立在 木材 热物性  在木材应用 中,只有准确预测温度在木材 中分布  不 随温 度 变 化 的基 础 上 ,即 只 研 究 线 性 热 传 导 问  题 。根 据上 述 理 论 推 导 ,利 用 强 大 的 A S S软 件  NY 梯度 ,建立木材热 处理时 的温度场模型 ,才能有 效地  控制热应力与结构单元的变形,进而对木材干燥 、木  材防腐 杀虫进 行 深入 地研 究 。但 由于木 材 为 天然 材  料 ,其 内部构 造 的多样性 ,造 成材质 上 的不均 质性 ,   树木形成层 的生长机制也造成木材 的异 向性Ⅲ。   本研 究 是 用 数 值 方 法 仿 真 木 材 中 的 温 度 场 分  布 ,针 对木 材 的热各 向异 性 ,对木 材 的热传 递进行  稳态计 算 。 由于木 材在热 处理 时纵 向温 度场 变化 相  同 ,而径 向和 弦 向温度场 呈梯 度变 化 ,因此 ,可按  仿 真 ,求解 木材 中的温度分 布 。   2 木材 稳态 热传导 分析 的基 本理 论  2 1 木材热 扩散 方程 的建 立  . 木 材 在应用 时通 常被 取为长 方形 板 ,可 以认 为  木材沿 长度方 向 的每个 端 面 的温 度场 的变 化 相 同。   所 以 ,可 *似认 为二 维稳 态温度 场处 理 ,如 图 1 和  图 2所 示 。笛 卡 儿坐标 系下 对 系统应用 能量 守恒 原  理 ,得到 热扩散 方程 :   照二维 稳 态温度 场处 理L 。 由于 木材是 正交 各 向异  2 ] 性材 料 ,有 限差 分 法对 于各 向异性 材料 有难 以解决  磐+ + 0  絮  :  n  ( 1 )   的复杂的几何条件和边界条件 ,而有限元方

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