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例題３１ 温度依存性のある異方性弾性定数材料
本例題について
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温度依存性のある異方性弾性定数を有する材料が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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多段階熱荷重解析で複数の到達温度を設定し、応力分布が到達温度によって変化する様子を示します。
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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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Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。
解析モデルダウンロード
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プロジェクトファイルをダウンロード（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。）
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
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]との連成解析をする必要はありません。
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項目 |
条件 |
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応力解析[Galileo] |
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解析の種類 |
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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。
この設定により、３つの温度を到達温度とする熱荷重解析が順番に行われます。
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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 |
ステップ設定 |
多段階熱荷重解析 |
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基準温度 |
25[deg] |
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ステップ/到達温度設定 |
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モデル図
正六面体のボディに温度依存性のある異方性線膨張係数をもつ材料を設定し、さらに境界条件には変位の
完全固定を設定しています。
ボディ属性および材料の設定
材料定数は以下のように設定しています。弾性定数の温度依存性は50，75，100各温度においてヤング率の成分1,2,3
がそれぞれ1[Pa]と他の温度条件に比べて小さめの値（ほかの温度では2[Pa]）となるように設定しています。
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材料名 |
タブ |
定数 |
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材料定数_001 |
弾性定数 |
材料の種類：弾性-異方性 温度依存性：あり
弾性定数の温度依存性は以下のように設定しています。 ボディ属性の方向はデフォルトのままですので、弾性定数の成分(x,y,z)はそのままモデル画面の座標系(X,Y,Z)に対応します。
※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。 |
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線膨張係数 |
温度依存性： なし 異方性： 等方 線膨張係数： 10×10-6[1/deg]
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境界条件
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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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固定 |
機械 |
変位 |
XYZ全成分のチェックボックスをオン UX=0, UY=0, UZ=0 |
解析結果
到達温度50度における主応力を示します。
50度においてはヤング率のX成分が小さいため均等に膨張が発生しても周囲が固定されていることによって発生
する圧縮応力はX成分のみ小さめとなっていることが分かります。
到達温度75度における主応力を示します。
75度においてはヤング率のY成分が小さいため均等に膨張が発生しても周囲が固定されていることによって発生
する圧縮応力はY成分のみ小さめとなっていることが分かります。
到達温度100度における主応力を示します。
100度においてはヤング率のZ成分が小さいため均等に膨張が発生しても周囲が固定されていることによって発生
する圧縮応力はZ成分のみ小さめとなっていることが分かります。