熱問題の説明
高温で圧縮荷重が適用されたプレートを評価することにより、Helius PFA 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(EP2_TD_ON_CURRENT_ENV.ans)。
- 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(EP2_TD_ON_SPECIFY_ENV.ans)。
- 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(EP2_non_TD_ON_CURRENT_ENV.ans)。
- 前のセクションでは、テーブルの 72 °F の特性を使用して特性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(EP2_non_TD_OFF.ans)。
- 前のセクションでは、テーブルの 72 °F の特性を使用して特性指定さ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、完全に統合された SOLID185 要素を使用します。レイアップは[45/-45/0/902]S で、プライの厚さは 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 72 °F で、テスト温度は 140 °F 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 140 °F 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、変位でコントロール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。荷重と境界条件が下図に示されています。図では、0°層の方向は全体 Y 軸に一致しています。
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。
| 材料 | 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 で特性指定 | 含む | 532 R (72 °F) | 600 R (140 °F) | |
| 72 ° F で特性指定 | 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。これらのファイルのいずれかを実行する場合は、入力ファイルの matID が、ここで作成された材料の madID に対応していることを確認します。
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、9 番目の HELIUS コマンドの引数を -1.0 の値に設定します。