SS-V：5030 軸方向に荷重がかかっているプラスチックバーの両端の反力

テスト番号NVL04塑性限界を超えて軸方向に荷重がかかっているバーの固定された両端の反力と最大変位を求めます。

定義

バーの寸法は10 x 10 x 200 mmです。荷重ポイントと左端の間の距離はA=50 mmです。バーの材料のひずみ応力曲線は、べき法則で定義されます：(1)

$σ = K ε^{n}$

ここで、

材料特性は以下の通りです：

このスタディは、荷重F値30000 N、47000 N、55000 N、および60000 Nに対して実行されました。これらの荷重は、バーの弾性プラスチック応答のすべての範囲をカバーしています。

ここでは、1次元の解析基準解について説明します。

バーの長さは、荷重下では変化しません。(2)

$\int_{0}^{A} ε 1 d x - \int_{0}^{L - A} ε 2 d x = 0$

または(3)

$\int_{0}^{A} \sqrt[n]{N / (K * A)} d x - \int_{0}^{L - A} \sqrt[n]{(F - N) / (K * A)} d x = 0$

ここで、

この式から、バーの左端での反力を求めることができます。(4)

$N = F / (1 + {(a / b)}^{n})$

また、右端では次のようになります： $R = F - N$

バーを、両端が完全拘束された3Dソリッドとしてモデル化しました。ソリッドバー軸では軸力Fを正確に適用できませんでした。そのため、バーのサイドに4つのラインスポットを作成し、合計荷重Fをこれらのスポット上に均等に分配しました（図 3）。

以下の表は、反力の結果をまとめたものです。

力 F [N]	SOL基準、反力 [N]	SimSolid、反力 [N]	%差異
30000	17128	18151	5.97%
47000	26834	27146	1.16%
55000	31401	31788	1.23%
60000	34256	34591	0.98%

図 4と図 5に典型的なフォンミーゼス応力の分布を示します。荷重適用ラインでこの分布は高い勾配を持っています；しかし、反力の値は1Dの解と相関しています。これは、反力がアクティブな力から離れた場所で適用されているためです。