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FreeCAD FEM熱膨脹分析範例

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本篇教大家如何用FreeCAD FEM進行最基本也最常用的金屬軸、孔 自由熱膨脹 ( thermal expansion )分析。包括設定材料熱變形與熱傳導相關係數、溫度與位置相關拘束條件,以及取得變形數值的技巧。 首先,請先用 Part Design 工作平台在 XY 平面上建立 草圖 (sketch)如下: 建立草圖相關說明請參考前文 [用FreeCAD建立3D零件草圖] 。接下來以此草圖長出高 70 mm 的實體如下: 將此實體以 Z軸 為基準等角複製 4 份組成一圓管,如下圖: 建立圓管幹嘛這麼麻煩?因為我們既要圓管自由膨脹,又要圓管軸心與Z軸同軸,這樣才方便讀取 內外徑膨脹量 。不懂?沒關係,看下去就知道囉。 建好實體就可以進入 FEM 工作平台建立分析並設定材料性質,FEM基本分析流程請參考前文 [FreeCAD FEM基本分析流程] 。在此以 440C 不鏽鋼為範例手動輸入相關參數如下圖: 接下來設定 初始環境溫度 25度C = 298.15度K ,指令圖示與輸入數值如下: 在圓管 內壁 設定 加熱源溫度 385度C = 658.15度K ,指令圖示、數值與加熱面如下圖: 我們要讓圓管 底面 緊貼 XY平 面,所以將所有底面 Z軸 方向位移的自由度設成 固定(Fixed) ,如下圖: 我們要讓膨脹過程中 圓管軸 與 Z軸 同軸,所以先取緊貼 X軸 的 2 個圓管外壁點 Y軸 方向位移的自由度設成 固定(Fixed) ,如下圖: 再取緊貼 Y軸 的 2 個圓管外壁點 X軸 方向位移的自由度設成 固定(Fixed) ,如下圖: 最後,建立圓管的 網格 FEMMeshNetge n ,如下圖: 接下來就可以開始 執行分析 了,步驟如下圖: 算完後我們先來看看沿圓管軸向 Z軸 的 熱膨脹變形量 分布圖,檢視資訊方法如下圖: 結果 Z軸 最大變形量 = 2.948e-04 m = 0.2948 mm ,如下圖: 將Vector選 X ,可得圓管 外壁 半徑最大變形量 = 4.212e-04 m = 0.4212 mm, 直徑最大變形 量 = 0.4212 mm * 2 = 0.8424 mm 如下圖: 你會發現 X方向變形量 分析結果相對於 絕對原點 正負 對稱 ,這是因為我們限制了圓管外壁上 4點 的 位移自由度 造成的結果。我們知道最大X方向變形量必定

權貴寫真:【雲圖】讀後感

書名:雲圖 (Cloud Atlas) 作者:大衛.米契爾 (David Mitchell) 出版:商周出版 人類是什麼樣的生物?靈魂存不存在?歷史只是服務權貴的工具?未來必然走向自我毀滅的宿命?作者突破傳統寫作窠臼,以六個藕斷絲連、穿越時空、格局迥異的故事,為前述四個大哉問做了深入精闢的省思。阿伯鄭重推薦每個人都該詳讀這本書,除了見識創意總能突破想像極限外,更該瞧瞧惡魔如雲般隨風變幻的種種嘴臉。 如果你對阿伯避雷的能力沒信心,就先去看小說吧……XD 想像一本小說有六段「幾乎」不相關的故事,六種文體,六個主角,六組不同的登場人物,且其中五個故事讀到一半就嘎然中斷,直接進入下一章……這樣的小說,會好看?還真他喵的好看!!作者根本是用文字寫出交響樂,不但環環相扣,張力十足,更有節奏跌宕起伏的美感。 時間軸自大航海殖民時代起,一路推演到未來文明破滅的盡頭,然後再一路回溯到過去的原點,將所有故事懸在半空的全貌一一揭曉。文體從開始的日記轉變成書信,書信轉變成小說,小說轉變成自述,自述轉變成訪談,訪談轉變成講古,然後再一路轉回去。阿伯難以想像寫出這樣的作品會有多困難,但作者真的辦到了,效果好到令人不禁起立鼓掌。 每篇故事都有「人」信奉弱肉強食。詐欺、背叛、搶奪、謀殺、暴力脅迫、思想箝制、種族歧視、階級奴役……種種出賣良心的邪魔歪道,都只是確保優勢的必要之惡。主角並非皆屬善類,就算好人也會犯罪。當命運的風向飄移,靈魂就如雲般流轉,呈現出難以預測、美醜交織的詭譎樣貌。 更有意思的是,有些故事會告訴你,之前那個故事不是真的。然後下一個故事又告訴你,之前那個也是假的。那麼,到底哪個才是真的呢?喔……原來這一切都是假的!我都忘記自己看的是小說了。但這感覺,卻比現實還要真! 想不到吧?想不到! 本書出版於2004年,距今已近20年。阿伯記得20年前,普世價值還是人人生而平等,言論皆有自由,記取納粹教訓,不讓悲劇重演。但作者當時就明確點出:惡人總居上位,禍從正直口出,安樂使人健忘,戰爭必將重演。 從全人類的角度看,誰不想豐衣足食、安居樂業?但顯然多數的民意,不得伸張。本當互助的力量,自相殘殺。為何會這樣?看本書找答案吧。 歷史的真相,隨物換星移與權貴竄改變得越來越模糊。而立意良善、精雕細琢的故事,卻能藉由無限轉傳變得越來越真實。人類無法從歷史學到的教訓,或許能從故事中得到救贖。 書中有個關於