構造・伝熱解析

構造・伝熱解析事例の事例

構造・伝熱解析とは

有限要素法を用いた構造体の応力、熱伝導解析の事例を紹介します。
●材料の非線形特性(塑性、クリープ等)、接触、摩擦、大変形問題を含む構造物の変形や応力・ひずみの解析、振動解析、さらに材料試験結果を組み合わせることで、疲労、クリープ疲労、延性損傷などの評価が可能です。
●対流熱伝達、ふく射伝熱、接触熱伝達などの多様な熱伝達条件を考慮した構造物の定常・非定常熱伝導解析が可能です。さらに、構造解析との連成による熱変形・熱応力問題の解析や電気連成(ジュール熱)解析も可能です。

構造・伝熱解析事例の特徴

構造体の変形、伝熱を伴う様々な現象を、専門の技術者が適切にモデル化し、汎用解析ソルバーを用いた数値解析によりシミュレートします。製品設計や試作の効率化、実証困難な現象の解明などをサポートすることが可能です。

構造・伝熱解析事例の適用分野

自動車・家電・産業機械分野:製品、部品、製造装置等の構造評価、性能評価
製鉄等の製造プロセス分野:加工および熱処理プロセス、生産設備構造の評価

構造・伝熱解析ツール

構造・伝熱解析事例の事例

事例1;引張試験片の弾塑性解析

連続体損傷力学を用いて材料の延性損傷を考慮し、丸棒引張試験片の弾塑性解析を行った事例です。図に引張負荷による応力変化、延性損傷率(D/Dcr)の変化状況を示します。試験片中央部でD/Dcr が大きくなると共に、くびれが大きくなる現象を再現しています。

事例2;円管溶接部のクリープ解析

円管の全周溶接継手部に対して、一定温度、一定内圧負荷でのクリープ解析を行った事例です。母材、粗粒 HAZ、細粒 HAZ、溶接金属のクリープ特性の違いを考慮し、各領域で異なるクリープ挙動を再現しています。(溶接 HAZ部のクリープ特性は、熱処理による模擬 HAZ 材を使って採取しています。)

事例3;突合わせ溶接時の温度変化

二枚の鋼板を突合わせて溶接する時の温度変化の解析事例です。溶接ビードの先端周囲に急激な温度上昇が起こり、溶接ビードの熱が散逸していく様子が観察できます。この解析結果に基づき、任意部分の温度履歴、温度分布が評価できます。

事例4;繰返し曲げによる針金の塑性発熱

金属製の針金を繰返し曲げた時に生じる発熱現象を熱-構造連成解析によりシミュレートした事例です。曲げを負荷する度に、折曲げ部の変形進行とともに温度が上昇する状況が再現できます。

事例5;バイメタルの熱応力解析

高熱膨張材の上に低熱膨脹材を接合したバイメタルを想定し、温度変化による熱変形と熱応力を解析した事例です。熱膨張特性差に起因する熱応力により、バイメタルの温度上昇に伴う上方変形、温度下降に伴う下方変形が再現できています。

事例6;平板の振動応答解析

[m]{x ̈(t)}+[b]{x ̇(t)}+[k]{x(t)}={P(ω)} eiωt

[m]:質量行列、[b]:減衰行列、[k]:剛性行列、P:加振力、ω:角振動数

[m]{x ̈(t)}+[b]{x ̇(t)}+[k]{x(t)}={P(t)}

 


構造・伝熱解析に関連する技術

ページトップ お問い合わせ