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14.0 温度構造連成解析

Last updated at Posted at 2022-02-13

トップページはこちらです。
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。
![Fig_14_00_00.PNG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/888272/b1f46ef2-9d0f-b32f-7015-050f4cc0e7e1.png)
  • (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。
Fig_14_00_01.PNG

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。
Fig_14_10_01.PNG

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