高温で圧縮荷重を適用したプレートを解析して、Helius PFA 内の熱機能を説明します。
材料応答のモデリングには 4 つの方法が使用され、シミュレーションに温度効果を含むときに考慮すべき重要な要因を強調するように設計されています。
- 現在の温度環境での材料特性を使用して計算された構成レベルの熱残留応力を含む温度依存材料(EP3_TD_ON_CURRENT_ENV.inp)。
- 前のセクションで作成した材料を使用します。
- 指定した温度環境での材料特性を使用して計算された構成レベルの熱残留応力を含む温度依存材料(EP3_TD_ON_SPECIFY_ENV.inp)。
- 前のセクションで作成した材料を使用します。
- 現在の温度環境での材料特性を使用して計算された構成レベルの熱残留応力を含む温度非依存材料(EP3_non_TD_ON_CURRENT_ENV.inp)。
- 前のセクションでは、テーブルの華氏 72°の特性を使用して特性が指定された材料を使用しました。
- 構成レベルの熱残留応力を含まない温度非依存材料(EP3_non_TD_OFF.inp)。
- 前のセクションでは、テーブルの華氏 72°の特性を使用して特徴付けられた材料を使用しました。
モデルは 6 x 1.5 インチのプレートで構成され、0.125 インチの半径穴がプレートの中心にあり、C3D8 要素を使用します。レイアップは [45/-45/0/902]S で、層の厚さは 0.005 インチであるため、プレートの厚さは 0.05 インチになります。プレートの初期温度は華氏 72°で、テスト温度は華氏 140°でモデル化されます。最初の解析ステップで、プレートの温度は華氏 140°に上昇します。2 番目のステップでは、最終的な破損に至るまで、変位で制御される圧縮荷重がプレートに適用されます。メカニカル荷重前のステップで熱荷重を適用することを強くお勧めします。これは、熱誘起変位が荷重-変位曲線に大きなシフトを発生させる可能性があり、荷重-変位曲線の解釈が困難になるためです。0° 層の方向が全体 Y 軸に配置されている荷重と境界条件を次に示します。
モデルの特定の初期および最終温度値は、熱残留応力が含まれるかどうかによって異なります。これらが含まれる場合は、初期温度値は実際の初期温度値で、最終温度値は実際の最終値である必要があります。これは、無応力時の温度からモデルの温度への ΔT の Helius PFA の計算方法によるものです。残留熱応力が含まれない場合は、モデルの初期温度は 0 R とし、最終温度は材料特性を指定した温度と最終温度間の ΔT とする必要があります。例として、現在の問題に使用する 4 つのモデルについて、モデルの初期温度と最終温度を下の表に示します。ΔT の計算の詳細については、「理論マニュアル」の「熱残留応力」セクションを参照してください。
| マテリアル | 熱残留応力 | 初期モデル温度 | 最終モデル温度 | |
|---|---|---|---|---|
| 温度依存 | 含む(現在の環境) | 532 R (72 °F) | 600 R (140 °F) | |
| 温度依存 | 含む(環境を指定) | 532 R (72 °F) | 600 R (140 °F) | |
| 72 ° F における特性 | 含む | 532 R (72 °F) | 600 R (140 °F) | |
| 72 ° F における特性 | 除外 | 0 R | 68 R (=140 °F - 72 °F) |
この問題例で使用している各モデルの入力ファイルは、こちらからダウンロードできます。Helius PFA で熱残留応力機能をアクティブにするには、HIN ファイルに *CURE STRESS キーワードを追加することを忘れないでください。温度依存性をアクティブにするには、ユーザ材料定数 7 (UMC7)を -1.0 の値に設定します。