SS-V:5000 連成解析 - 熱負荷下のバイメタル梁

テスト番号VNL01梁の材料界面の温度と最大たわみ量を求めます。

定義

バイメタル梁は、熱膨張係数が異なる2つの材料の層で構成されています。梁には、上面と下面に均等に熱を適用することにより負荷がかけられています(図 1)。梁の側面と端は断熱されています。梁の一方の端はヒンジで拘束され、もう一方の端はスライドヒンジで拘束されています。


図 1.

材料の層は次のとおりです:0.05 x 0.5 x 10 inch

材料特性は以下の通りです:
特性:材料1
弾性係数
1.e+7 psi
ポアソン比
0
熱膨張係数
14.5e-6 1/F
熱伝導率
5 BTU/(hr-in-F)
特性:材料2
弾性係数
1.e+7 psi
ポアソン比
0
熱膨張係数
2.5e-6 1/F
熱伝導率
5 BTU/(hr-in-F)

上面と下面の温度は、400度Fです。

結果

異なる材料の層がソリッドによってシミュレートされます。ヒンジ拘束は、バーの一方の端の接触面に不動のエッジ拘束を適用し(図 2a)、もう一方の端にスライドエッジ拘束を適用する(図 2b)ことによってシミュレートされます。


図 2. ヒンジ拘束


図 3. 梁の変形形状


図 4. 単純支持された梁の端のスライド. 非線形変形による
  基準解* SimSolid %差異
接触面の温度 [def-F] 400.00 400.00 0.00%
最大たわみ量 [in] 0.90 0.89

-0.88%

*基準解は1Dモデルです

1 B.A.Boley, J.H.Weiner, Theory of Thermal Stress, R.E.Krieger Publishing Co, Malabar, FL, 1985, pg.