お问合せ
笔谤辞颁础厂罢の热応力解析モデル(3) 热膨张?収缩
机能
さて热応力解析には弾塑性解析の温度依存性という要素と，もう一つ大きな要素に材料の热膨张収缩特性があります．
イメージできるかと思いますが材料は加热されると膨张し，冷却されると収缩する，というのが一般的な挙动です．
温度変化の生じるプロセスではこの热による膨张収缩を热膨张率αを使用して以下の热ひずみが算出されます．
ε罢&苍产蝉辫;=&苍产蝉辫;αΔ罢
Δ罢は下図のイメージにあるように，室温などひずみ0となる基準温度との温度差で，この温度差に対応する热膨张率分だけ伸びる=ひずみが生じる，ということになります．このとき図で厂1,厂2...で表される倾きが热膨张率αになります．
フックの法则で以下のように表现することで外力と热応力を関係づけて计算を行います．この时にもヤング率などの温度依存性は考虑され，降伏応力より大きな応力が発生すると弾塑性挙动となることは前回と同様です．
σ = E (ε - εT )
前回までに示しました材料物性値の温度依存性と热膨张収缩特性を考虑して弾性解析および弾塑性解析を行うことで，一般的な鋳造などの温度変化を伴うプロセスの热応力解析が行われることになります．
と书くと简単に済みますが，実际には温度が変化するとその温度による热膨张収缩量が変化すると同时に降伏応力も変化します．これは高温では降伏応力が低いので少しの膨张収缩で塑性域に入って永久ひずみが発生しますが，温度が下がると弾性域のみの変化で済んでしまう，という现象が场所による温度の违いとともに同时连続的に生じる，ということを意味しています．
そのため実际の现象を想像したり，理论式を手作业で解くようなことは难しく，数値解析という手段を使うことで鋳造プロセスの応力変形の计算が行われ，下図ように鋳物の変位量，変形量を视覚化することでプロセス解明や改善に役立つことになります．
Author
伊藤 彰宏 / Akihiro Ito
技術本部 VMソリューション部 部長 / Department Manager, VM Solution Department, Technical Division
鉄钢材料メーカーの製钢鋳造プロセス研究技术者を経て2000年日本イーエスアイ株式会社入社．鋳造，溶接といった热加工プロセス，材料技术に従事．
Tags: 机能