14.0 温度構造連成解析

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1.0、2.0、4.0、5.0の記事の読了を前提として、操作についての記載を省略している場合があります。

解析内容

使用ファイル

bar-2.stp

単位

mm-ton

材料物性値

Fe　　(注1)

縦弾性係数：E=210000 [MPa]

ポアソン比：ν=0.293

線膨張係数：α=11.7e-6 [1/℃]

熱伝導率：λ=83.5 [mW/(mm・℃)]

荷重状態

　const(面)：　20 ℃ (注2)

　　　　　：　Dx = Dy = Dz = 0

　heat(面)：　500 mW/(mm^2)

　　　　　：　Dx = Dy = Dz = 0

　形状全体の初期温度：　20 ℃ (注2)

　constとheat以外の面は断熱条件になります。

• (注1)
  この値は元の例題での値です。PrePoMax の Material Library に近い材料は無いため新規作成します。


• (注2)
  この記載は元の例題での記載です。この記事では0℃で行います。その理由は5.0の記事に記載しています。

形状の読込

PrePoMaxの新規起動または新規作業開始をしてください。
unit system:mm,ton,s,℃ に設定してください。
bar-2.stpをインポートしてください。
オブジェクト・ブラウザのGeometryタブのツリーにSolid_part-1が作成され、グラフィック・パネルには部品が表示されます。

メッシュ作成

デフォルトのメッシュサイズのままで良いです。
Solid_part-1にCreate Meshを実行してメッシュを生成してください。

材料物性値の設定

新規作成してください。
　FE ModelタブのツリーのMaterialsの右クリックメニューのCreateを選択。
　メニューバーの場合はProperty→Material→Createです。

Material names = Material-1 (デフォルトのまま)
Elasticity/Elastic
　Young's modules = 210000 MPa
　Poisson'sratio = 0.293
Thermal/Thermal expansion
　Thermal expansion = 11.7e-6 ℃^(-1)
　Zero temperature = 20 ℃ (デフォルトのまま)
Thermal/Thermal conductivity
　Thermal conductivity = 83.5 mW/(mm・℃)

ツリーのMaterialsの下にMarerial-1が表示されているのを確認して次に進んでください。

セクションの設定をしてください。
　FE ModelタブのツリーのSectionsの右クリックメニューのCreateを選択してください。
　メニューバーの場合はProperty→Section→Createです。

　Type = Solid section
　Data
　Name = Solid_selection-1 (デフォルトのまま)
　Material = material-1 (デフォルトのまま)
　Region
　Region type = Part name
　Part = Solid_part-1

ツリーのSectionsの下にSolid_selection-1が表示されているのを確認して次に進んでください。

面の命名

面に名前を付けてください。

　FE ModelタブのツリーのMeshのSurfaces の右クリックメニューのCreate。
　メニューバーの場合はModel→Surfce→Create

　 Properties
　 Name = const
　 Surface type = Element
　 Region type = Selection

　 Properties
　 Name = heat
　 Surface type = Element
　 Region type = Selection

解析設定

解析ステップを新規作成してください。

　FE ModelタブのツリーのStepsの右クリックメニューのCreate。
　メニューバーの場合はStep→Step→Createです。

　Type = Heat transfer step
　Data
　Name = Step-1 (デフォルトのまま)
　Solver = Default (デフォルトのまま)
　Steady state = On (デフォルトのまま)
　Incrementation = Default (デフォルトのまま)

境界条件を設定してください。

　FE ModelタブのツリーのStep-1/BCsの右クリックメニューのCreate。
　メニューバーの場合はStep→BC→Createです。

　Type = Temperature
　Properties
　Data
　Name = Temperature-1 (デフォルトのまま)
　region
　Region type = Surface name
　Surfaces = const
　Temperature magnitude
　Magnitude = 0 ℃

荷重条件を設定してください。

　FE ModelタブのツリーのStep-1/Loadsの右クリックメニューのCreate。
　メニューバーの場合はStep→load→Createです。

　Type = Surface flux
　Properties
　Data
　Name = Surface_flux-1 (デフォルトのまま)
　region
　Region type = Surface name
　Surfaces = heat
　Magnitude
　Flux per area =500 mW/mm^2

≪ファイル保存≫
いったんファイルを保存してください。名前は任意ですが、ここでは14_00フォルダーの14_00.pmxファイルとしました。

ソルバー計算

ソルバー計算を実施してください。

結果の表示

表示例を示します。heat面での温度上昇は約91℃で、元の例題と同じです。

いったんファイルを上書き保存してから、別の名前で保存してください。名前は任意ですが、ここでは14_00フォルダーの14_10.pmxファイルとしました。

温度構造連成解析

FE ModelタブのツリーのSteps/Step-1を削除してください。

解析ステップを新規作成してください。
　Type = Coupled temperature-displacement step
　Data
　Name = Step-1 (デフォルトのまま)
　Solver = Default (デフォルトのまま)
　Nlgeom = Off (デフォルトのまま)
　Stedy state = On (デフォルトのまま)
　Incrementation = Default (デフォルトのまま)

境界条件を設定してください。

　FE ModelタブのツリーのStep-1/BCsの右クリックメニューのCreate。
　メニューバーの場合はStep→BC→Createです。

　Type = Temperature
　Properties
　Data
　Name = Temperature-1 (デフォルトのまま)
　region
　Region type = Surface name
　Surfaces = const
　Temperature magnitude
　Magnitude = 0 ℃

　Type = Fix
　Properties
　Data
　Name = Fix-1 (デフォルトのまま)
　region
　Region type = Surface name
　Surfaces = const

　Type = Fix
　Properties
　Data
　Name = Fix-2 (デフォルトのまま)
　region
　Region type = Surface name
　Surfaces = heat

荷重条件を設定してください。

　FE ModelタブのツリーのStep-1/Loadsの右クリックメニューのCreate。
　メニューバーの場合はStep→load→Createです。

　Type = Surface flux
　Properties
　Data
　Name = Surface_flux-1 (デフォルトのまま)
　region
　Region type = Surface name
　Surfaces = heat
　Magnitude
　Flux per area =500 mW/mm^2

≪ファイル保存≫
いったんファイルを上書き保存してください。

ソルバー計算

ソルバー計算を実施してください。

結果の表示

表示例を示します。