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例題５ 線膨張係数の温度依存性
本例題について
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線膨張係数に温度依存性がある材料を用いて、温度分布による熱荷重によって
変形する状態をシミュレーションした例を示します。
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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。
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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。
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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。）
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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
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項目 |
条件 |
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解析空間 |
3次元 |
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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。
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項目 |
条件 |
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熱伝導解析[Watt] |
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熱伝導解析(Watt)の種類 |
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解析オプション |
なし※ |
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。
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タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
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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
円柱のソリッドボディを定義し、材料定数には線膨張係数の温度依存性を定義しています。
円柱の上面と底面にはそれぞれ異なる温度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
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ボディ No./ボディタイプ |
ボディ属性名 |
材料名 |
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0/Solid |
ボディ属性_001 |
材料定数_001 |
非線形テーブルを用いて線膨張係数の温度依存性を設定します。
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材料名 |
タブ |
条件 |
|||||
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材料定数_001 |
熱伝導率 |
1 [W/m/deg] |
|||||
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弾性定数 |
ヤング率： 1×109 [Pa] |
||||||
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線膨張係数 |
温度依存性： ありをチェック
[温度-線膨張係数]曲線テーブル※
※本特性は架空の材料特性であり実在する |
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。
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境界条件名/トポロジ |
タブ |
境界条件の種類 |
条件 |
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100degree/Face |
熱 |
温度 |
100 [deg] |
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0degree/Face |
熱 |
温度 |
0 [deg] |
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。
下面から上面に向けてひずみが2次関数的に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。
ボディの中央部分では引っ張り応力、周辺部分では圧縮応力が発生していることが分かります。