ワンステップ非定常熱応力解析
線形非定常熱伝導解析または非線形非定常熱伝導解析の後で温度の履歴を利用できます。ワンステップ非定常熱応力解析(OSTTS)を使用すると、構造解析に(複数の出力タイムステップで)温度を適用できます。
- 線形OSTTS解析の場合、非定常熱伝導解析の後、複数の線形静的サブケースが内部的に生成され(非定常熱伝導からの温度荷重の数と等しく)、適用された温度荷重に基づいて“出力タイムステップ”毎の応力状態が計算されます。
- 非線形OSTTS実行の場合は、前回の非定常熱伝導解析の温度が、熱荷重として時間領域内の非線形静解析サブケースに線形にマップされます。
線形および非線形OSTTSの実行は、非定常熱伝導の際の変位および応力の履歴を提供します。応力の履歴を精確に捕捉するために、非定常熱伝導解析ほど多くのタイムステップを必要とはしません。出力タイムステップ(内部サブケース)の数を50未満に保つことが推奨されます。MUMPSソルバーが使用される際、境界条件の数の上限は200です。
固定された初期および最終の時間温度マッピング(HTIME=ALL)
SUBCASE 100
TITLE = Transient thermal subcase
ANALYSIS = HEAT
THERMAL(sort1, punch)=ALL
FLUX=ALL
TSTEP = 100
IC = 20
DLOAD = 200
$
SUBCASE 200
TITLE = One step transient thermal stress subcase
SPC = 1
TEMP(LOAD,HTIME=ALL) = 100
DISPLACEMENT=ALL
STRESS=ALL

図 1. ワンステップ非定常熱応力解析の温度履歴とピーク応力
柔軟な初期および最終の時間温度マッピング(TEMPT)
- 内部非定常熱サブケース(HSUB)。熱荷重は、時間領域内の非定常熱解析から非線形静解析に線形にマップされます。マッピングルールはTEMPTカードで定義されます。以下に、HSUBを使用した‘TEMPT’フォーマットでの非線形OSTTSのサンプル入力デックを示します。
SUBCASE 100 TITLE = Transient thermal subcase ANALYSIS = HEAT THERMAL(sort1, punch)=ALL FLUX=ALL TSTEP = 100 IC = 20 DLOAD = 200 $ SUBCASE 200 TITLE = Nonlinear One step transient thermal stress subcase SPC = 1 NLPARM = 50 TEMP(LOAD,TEMPT) = 300 TEMP(INIT) = 60 DISPLACEMENT=ALL STRESS=ALL BEGIN BULK TEMPT,300,HSUB,100 TEMPD,60,10.0
- 外部ファイル(HFILE)。熱荷重は、時間領域内の外部ファイルから非線形静解析に線形にマップされます。現在は、外部温度ソースとしてPUNCHファイルのみがサポートされています。マッピングルールはTEMPTカードで定義されます。外部ファイル(HFILEオプション)によってマッピング用の熱荷重が提供されるケースには、非定常熱伝導サブケースは不要です。以下に、HFILEを使用した‘TEMPT’フォーマットでの非線形OSTTSのサンプル入力デックを示します。
ASSIGN,HFILE,203,temp_results.pch SUBCASE 200 TITLE = Nonlinear One step transient thermal stress subcase SPC = 1 NLPARM = 50 TEMP(LOAD,TEMPT) = 300 TEMP(INIT) = 60 DISPLACEMENT=ALL STRESS=ALL BEGIN BULK TEMPT,300,HFILE,203 +,HTINI,0.2,HTFIN,0.8 TEMPD,60,10.0
初期温度
- ‘HTIME=ALL’フォーマットでの線形OSTTSと非線形OSTTSの場合は、要素の初期温度はその材料カード内の基準温度から取得されます。節点の初期温度は、その節点を支えている複数の要素内の初期温度の平均です。
- ‘TEMPT’フォーマットでの非線形OSTTSの場合は、節点の初期温度は、参照されているTEMPTカード(HTINIに基づく)から取得されます。
- OSTTS解析(HTIME=ALLフォーマット)を使用して、非定常熱伝導解析のすべての出力タイムステップで線形または非線形の静解析を実行する場合。非定常熱伝導解析はデフォルトで、各タイムステップの温度結果を出力します。これは、実行時間を増大させ、大きい結果ファイルをもたらす可能性があります。温度結果が出力用に保存されるタイムステップの数をコントロールし、なおかつOSTTS解析が大きな計算コストなしで応力履歴を捕捉できるようにするには、TSTEPエントリにスキップ係数(NO#フィールド)を使用することが推奨されます。
- 非線形OSTTSでは、非線形静解析での増分ステップと、非定常熱伝導解析の出力ステップは、互いに一致する必要はありません。非線形静解析の増分出力は、NLOUTエントリによって制御されます。
- 非線形静解析におけるDLOADエントリは、非線形OSTTSについてはサポートされません。