|
ホーム / 例題集 / 連成解析 / 熱応力解析[Watt/Galileo] / 例題２ 温度分布による変形２（複合媒質１）
例題２ 温度分布による変形２（複合媒質１）
本例題について
-
熱伝導解析の例題７（基板上に発熱体が配置されており、強制対流による放熱を考慮した解析事例）
の解析結果の温度分布によって発生する熱膨張による応力解析例を示します。
-
熱伝導解析（Watt）で温度分布を解析し、応力解析（Galileo）では
その温度分布を到達温度とする熱荷重を考慮した解析を行います。
-
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。
-
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
-
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
|
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 |
|
熱伝導解析[Watt] |
|
|
熱伝導解析(Watt)の種類 |
|
|
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 |
25[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
熱伝導解析の例題７と同様のモデルを使用しています。
ボディ属性および材料の設定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 |
VOL1 |
006_ガラスエポキシ※ |
|
1/Solid |
VOL2 |
001_アルミナ※ |
※材料データベースを利用
境界条件
強制対流の熱伝達係数は以下の式にて算出しています。
h = 3.86 × （V/L）0.5×C [W/m2/deg]
ただし、
風速 V = 1[m/s]
基板（VOL1)の上下面： 代表長 L =0.05、C=1 → h=17.26
発熱体（VOL2）の上面： 代表長 L =0.02、L'=0.015、C＝1※ → h=27.3
※
発熱体の縁端部における速度境界層の厚みδは
δ=0.0182×（L’/V)0.5= 2.3[mm]
と算出されます。発熱体の厚み2[mm]と大差がないためC=１としています。
|
境界条件名/トポロジ |
タブ |
境界条件の種類 |
条件 |
|
BC1/Face |
熱 |
熱伝達・対流 |
熱伝達係数： 17.26 [W/m2/deg] 室温： 25 [deg] |
|
BC2/Face |
熱 |
熱伝達・対流 |
熱伝達係数： 27.3 [W/m2/deg] 室温： 25 [deg] |
この境界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する
応力解析が引き続いて実行されます。
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。
ひき続いて、応力解析の結果として変位ベクトル図を示します。
発熱体の部分を中心とする局所的な温度上昇によって基板の４すみが反りあがる変形が発生していることが分かります。