例題6

ヤング率の温度依存性

本例題について

  • ヤング率に温度依存性がある材料を用いて、温度分布によってヤング率に分布が
    発生し、不均一に変形する状態をシミュレーションした例を示します。

  • 変形の状態や変位分布、応力分布を解析結果として見ることができます。

  • 表に記載されていない条件は初期設定の条件を使用します。

解析空間

項目

条件

解析空間

3次元

モデル単位

mm

 

 

解析条件

 

熱伝導解析[Watt]と応力解析[Galileo]との連成解析を行います。

項目

条件

ソルバ

熱伝導解析[Watt]
応力解析[Galileo]

熱伝導解析(Watt)の種類

定常解析

解析オプション

なし※

熱荷重オプションは熱伝導-応力連成設定時は自動的にチェックが入っています。   

ステップ/熱荷重タブの設定を以下のように行っています。

タブ設定

設定項目

条件

ステップ/熱荷重※

基準温度

0[deg]

※到達温度としては自動的に熱伝導解析の結果が使用されます。

モデル図

四角柱のソリッドボディを定義し、材料定数にはヤング率の温度依存性を定義しています。
四角柱の2つの端面にはそれぞれ異なる温度と変位の境界条件を設定しています。

ボディ属性および材料の設定

ボディ No./ボディタイプ

ボディ属性名

材料名

0/Solid

ボディ属性_001

材料定数_001

 

非線形テーブルを用いてヤング率の温度依存性を設定します。

材料名

タブ

条件

材料定数_001

弾性定数

材料の種類:弾性-等方性をチェック

 

温度依存性:ありをチェック

 

[温度-弾性定数]曲線テーブル※

温度[deg]

ヤング率[Pa]

ポアソン比

0

1×109

0.3

100

0.1×109

0.3

 

※本特性は架空の材料特性であり実在する
材料の特性ではありません。

熱伝導率

1 [W/m/deg]

非線形テーブル編集タブのグラフボタンを押すと以下のように材料の非線形性をグラフで

確認できます。

 

境界条件

この境界条件 のうち温度条件を元に熱伝導解析が実行されて、得られた温度分布を到達温度とする

応力解析が引き続いて実行されます。

境界条件名/トポロジ

タブ

境界条件の種類

条件

100degree/Face

温度

100 [deg]

機械

変位

UYのみチェック

UY=0 [m]

0degree/Face

温度

0 [deg]

機械

変位

UYのみチェック

UY=0.1×10-3[m]

解析結果

まず、熱伝導解析の結果として温度分布を示します。

 

ひずみベクトル図を示します。

左側端面から右側端面に向けてひずみが増大していることが分かります。

 

応力ベクトル図を示します。

y方向にほぼ均一な引っ張り応力が発生していることが分かります。

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