SS-V:5000 热载荷作用下双金属梁的耦合分析

测试编号:VNL01求出材料界面的温度和梁的最大挠度。

定义

双金属梁由两层热膨胀系数不同的材料组成。梁的顶面和底面承受均匀的温度载荷。(图 1)。梁的两侧和两端均隔热。梁的一端由铰链支撑,另一端由滑动铰链支撑。


图 1.

材料层包括:0.05 x 0.5 x 10 英寸

材料属性为:
属性:材料 1
弹性模量
1.e+7 psi
泊松比
0
热膨胀系数
14.5e-6 1/F
热导率
5 BTU/(hr-in-F)
属性:材料 2
弹性模量
1.e+7 psi
泊松比
0
热膨胀系数
2.5e-6 1/F
热导率
5 BTU/(hr-in-F)

顶面和底面的温度是华氏 400 度。

结果

不同材料的层由实体模拟。通过在杆 (图 2a) 的一端的接触面施加固定边约束,在另一端 (图 2b) 施加滑动边支座来模拟铰支座。


图 2. 铰支座


图 3. 梁的变形形状


图 4. 简支梁的末端的滑移. 由于非线性变形
  参考解* SimSolid % 差异
接触处温度 [def-F] 400.00 400.00 0.00%
最大挠度 [in] 0.90 0.89

-0.88%

* 参考解为 1D 模型

1 B.A.Boley, J.H.Weiner, Theory of Thermal Stress(热应力理论), R.E.Krieger Publishing Co, Malabar, FL, 1985, pg.