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例題７ 熱荷重を受けるバイメタル

本例題について

• 異なる線膨張係数を有する板材料が合わさって形成されたバイメタルが
  温度変化による熱荷重 物体の線膨張によって、異なる線膨張係数を有する物体間で発生する荷重によって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デフォルトの条件を使用します。
   

• プロジェクトファイルを取得（右クリックし、名前を付けてリンク先を保存してください。）




• Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。

 

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

一様な（局所的な分布のない）温度変化による熱応力解析をしますので、

解析オプションとして熱荷重を設定して、基準温度と到達温度を設定します。

熱伝導解析[Watt （ワット） Femtetの熱伝導解析ソルバの名称]との連成解析をする必要はありません。

項目	条件
ソルバ 解析の種類に応じて、電磁界や応力を計算するソフト	応力解析[Galileo （ガリレオ） Femtetの応力解析ソルバの名称]
解析の種類	静解析 時間的に変化のない解析。たとえば一定の力を加えた時の応力解析や直流電流による磁界解析など。
解析オプション	熱荷重をチェック

 

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	25[deg]
	ステップ/到達温度設定	ステップ１：60[deg]

モデル図

直方体のソリッドボディ 立体形状（立方体、多面体、球、円柱など）をもつボディを定義し、線膨張係数の異なる組み合わせとして
それぞれ銅およびステンレス（SUS410)の材料を設定します。

熱荷重によって自ら変形しますので固定の境界条件 力、温度、電圧など、ボディの境界(トポロジ)に与える条件を設定する必要はありません。

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	CU_PLATE	008_銅Cu※
1/Solid	SUS_PLATE	518_SUS410※

※材料データベースを利用

境界条件

なし

解析結果

変位図を示します。コンター 等高線図は変位の大きさを示してます。

温度の上昇によって銅がステンレスよりも膨張しますので、
両端においてZ軸プラス方向へのそりが発生している様子が分かります。

 

応力ベクトル図を示します。

バイメタルの境界面上において上板では引張応力、下板では圧縮応力が発生していることが分かります。