Mô phỏng bẫy trong phim ở nhà một mình với Phần mềm Altair SimSolid

Một trong những cái bẫy được nhiều người quan tâm mà nhân vật chính trong phim, Kevin tạo ra, là anh ta đặt một đoạn điện trở nhiệt trước cửa nhà mình. Tay nắm cửa sau đó nóng lên đáng kể, do đó, khi bất kỳ ai đặt tay lên nắm cửa, tay nắm cửa nóng sẽ khiến họ bị bỏng ngay lập tức. Cuối cùng, nó dẫn đến việc một tên trộm, Harry, đặt tay lên cửa trước và nó đốt cháy anh ta ngay lập tức, để lại một dấu M lớn trên bàn tay này.

Và các thắc mắc liên quan đến khả năng thực tế của bẫy, liệu tay nắm cửa có thể nóng đến mức đó trong một khoảng thời gian hợp lý không? Vì vậy, chúng tôi quyết định mô phỏng chính xác bẫy ở tình huống này, để xác định xem tay nắm cửa có thể nóng lên đến nhiệt độ đủ nóng trong khoảng thời gian mà Kevin có hay không.

Phần mềm Altair Simsolid là một phần mềm cho phép người dùng chạy và giải các mô phỏng cấu trúc một cách chính xác và nhanh chóng. Khi dùng Altair SimSolid, bạn sẽ có thể giải quyết các tình huống một cách nhanh chóng và nó có một bộ giải nhiệt độ thoáng qua chuyên dụng. Bạn cũng có thể giải quyết vấn đề này bằng Altair OptiStruct hoặc Altair Acussolve. Tuy nhiên, khi muốn giải quyết vấn đề thật nhanh chóng, SimSolid sẽ chiếm lợi thế hơn nhiều.

Bước đầu tiên là tạo tay nắm cửa. Chúng tôi đã thực hiện một số tìm kiếm trên Google và tìm thấy một số kích thước cơ bản cho tay nắm cửa trước. Lưu ý, tay nắm cửa mà chúng tôi đang mô phỏng sẽ không giống với cái được sử dụng trong phim, nhưng sự khác biệt về hình học sẽ không ảnh hưởng đáng kể đến kết quả tính toán. Chúng tôi đã tạo mô hình CAD tay nắm cửa bằng Phần mềm Altair Inspire, bao gồm biểu tượng M trên tay nắm cửa bên ngoài!

Sau khi tạo mô hình trong Altair Inspire, chúng tôi xuất trực tiếp mô hình CAD sang Phần mềm SimSolid và sau đó chọn điều kiện biên là transient thermal. Trong phim, Kevin chỉ có vài giờ để đặt bẫy, vì vậy chúng tôi đã nhập thời gian 7200 giây vào Altair SimSolid. Ngoài ra, bộ phim diễn ra ở Chicago vào khoảng thời gian Giáng sinh, vì vậy chúng tôi đã nhập nhiệt độ ban đầu là 40 F, phù hợp với một số nhiệt độ điển hình của Chicago.

Trong phim, thứ làm nóng tay nắm cửa, là một cuộn điện trở nhiệt được đốt nóng. Sau khi thực hiện một số tìm kiếm trên Google về điện trở nhiệt đốt điện, tôi nhận thấy rằng công suất tỏa nhiệt trung bình của các thiết bị này có thể dao động trong khoảng 200-1500 watt. Vì bộ phim đã có tuổi đời gần ba thập kỷ và chúng tôi không chắc về loại điện trở nhiệt chính xác mà Kevin có thể sử dụng, nên chúng tôi giả sử công suất tỏa nhiệt khoảng 550 watt. Trong Phần mềm Altair SimSolid, chúng tôi có thể áp dụng trực tiếp nhiệt lượng trên các bề mặt hoặc thể tích, và trong trường hợp này, chúng tôi áp dụng nó trực tiếp trên bề mặt sau của tay nắm cửa. Bề mặt này đại diện cho vị trí mà Kevin treo cuộn điện trở nhiệt.

Điều kiện biên khác ảnh hưởng đến tay nắm cửa là không khí bên ngoài. Trong Altair SimSolid, tôi có thể biểu diễn chuyển động đối lưu của không khí bên ngoài, bằng cách áp dụng điều kiện biên đối lưu. Do đó, chúng tôi cần chỉ định một hệ số đối lưu (convection) trên tất cả các mặt tay nắm cửa lộ ra ngoài.

Altair SimSolid tự động làm nổi bật tất cả các bề mặt nơi không khí sẽ tương tác trên bề mặt. Áp dụng một hệ số đối lưu phản ánh nhiệt độ không khí bên ngoài, rồi nhấn áp dụng. Bước cuối cùng là áp dụng một vật liệu cho tay nắm cửa, trong trường hợp này, chúng tôi sẽ giả sử tay nắm cửa là gang. Tại thời điểm phân tích của tôi có thể chạy mô phỏng. Với Altair SimSolid, chúng tôi không cần phải chia lưới mô hình vì bộ giải Altair SimSolid là một bộ giải không lưới. Nhờ bộ giải không lưới, chúng tôi có thể phân tích trong một khoảng thời gian rất ngắn.

Với trình xem kết quả nhanh trong SimSolid, chúng ta có thể dễ dàng hiểu những gì xảy ra với tay nắm cửa rất nhanh. Trong trường hợp này, chúng tôi có thể tạo hiệu ứng cho tay nắm cửa nóng lên và nhanh chóng thấy rằng tay nắm cửa đang nóng lên.

Cuối cùng, mặc dù muốn theo dõi phản ứng nhiệt độ tổng thể ở mặt trước của tay nắm cửa. Đây là vị trí mà Harry đã chạm vào tay nắm cửa và bị bỏng tay. Trong Altair SimSolid, chúng ta có thể truy vấn bất kỳ vị trí nào trong mô hình, do đó chúng tôi chọn truy vấn một vị trí ở mặt trước của tay nắm cửa.

a

Như bạn có thể thấy ở trên, tay nắm cửa đạt đến nhiệt độ khoảng 900 độ trong vòng 1000 giây. Nhiệt độ cuối cùng lên tới 1000 độ trong vòng hai giờ, quá đủ để gây bỏng nặng cho Harry!

Quá tuyệt vời, Phần mềm Altair SimSolid chứng minh rằng ít nhất phần này của bộ phim là khả thi. Phần còn lại của bộ phim có khả thi hay không, là câu hỏi dành cho một blog khác!

Chúng tôi mong rằng bạn thấy bài blog này thú vị. Và nếu bạn thực sự muốn tìm hiểu về công nghệ mô phỏng tương tự trong bài blog này, PCB GraphTech sẵn sàng hỗ trợ tư vấn và tìm cho bạn giải pháp phù hợp nhất!