幅15mm、厚み5mm、長さ80mmの片持ち梁を熱応力解析しました。（材料は鋼）
下図の左側を固定拘束し、先端下方に100Nの力を加えています。
下のグラフは梁に熱荷重として-50℃～50℃を加えてZ方向の変位を確認した解析結果です。
ボディ温度が上がるにつれてZ変位幅が小さくなっているのが分かると思います。
単純に考えると温度を上げると熱膨張して梁が長くなる訳ですから、同じ先端荷重であれば温度が高い方がZ変位も大きくなるはずだと思うのですが、この解析結果は逆になっています。
違いは0.1～0.2μmと非常に小さいので実際には問題にならないとは思いますが、なぜこのような結果になるのか気になりました。
どなたか原因が分かるかたがいらっしゃいましたら教えていただけないでしょうか。
動画とデータも添付します。動画は低温→高温の方向で変化させたものです。
よろしくお願いいたします。
ご投稿ありがとうございます！
お問い合わせのご質問に関して、現在開発担当に確認しております。
返答を確認次第、本スレッドにてご案内いたしますので、
今しばらくお時間をいただけますようお願いいたします。
よろしくお願いいたします。
@adachitech7 さん
お時間をいただきありがとうございます。
開発担当より返信ございましたので、以下にご案内いたします。
梁の上面（+ z）から測定されているように見えます。ご推察のとおり、20°Cの基準温度を超える温度では膨張し、20°Cを下回ると収縮すると予想されます。つまり、自由な（拘束されていない）端では、すべての方向に外側（または内側）に膨張（または収縮）するため、上面は上方に拡大し、下面は下方に拡大します。したがって、上面から測定すると-z変位が小さくなり、下面から測定すると-z変位が大きくなります。
これは、上面が、-z空間から離れて、+ z方向に上向きに拡大しているためです。 これをテストするため、2つの温度を適用しました。基準より30°C低く、30°C高い温度を得るため、-10°Cと50°Cを実行してみると、上部のコーナーの変位は、見たとおり〜-.5157から〜-.514に減少しますが、下部のコーナーで測定すると、〜-.5138から〜-.5158に増加します。
** なるべく担当の返答をそのままお伝えいたしたく翻訳しましたため、
わかりづらい箇所もあるかもしれませんが、ご不明な点ありましたらお知らせください。
どうぞ宜しくお願いいたします。
@saito.kh 様。
ご返信ありがとうございます。
先端荷重に対する変位自体は温度変化によらず一定で、熱膨張による板厚の変化が結果に表れていると理解しました。
これが物理現象として正しいかどうかは別にして、解析ソフトの挙動としては理屈に合っているように思います。
これで解決とさせていただきます。
