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両端固定丸棒の熱応力問題のCOMSOLベンチマークモデル

Thermal stress problem

目的

COMSOLによる固体熱膨張の検証
 1)熱応力の解析解との比較
 2)サンブナンの定理の確認

両端固定 左半分のみ100度上昇
銅製 線熱膨張係数${α=17e-6[\frac{1}{K}]} $
直径d=10mm 全長12cm

利用ソフトウェア

COMSOL Ver.5.6 構造力学モジュール
温度差を与える。伝熱は解かない。

手段

下記の材料力学による熱応力の解析解との比較
JSME 計算力学技術者資格認定事業
標準問題集1 計算力学技術者2級 10版
問2-41 熱応力 (2020).

解決上のポイント

COMSOL数値解

熱膨張による変形形状

CPU時間:1秒~27秒

中心軸上x方向応力分布と理論解
中央断面近傍でもFEMは正しい解を与える。
直径程度離れると材料力学の解析解はFEM解と一致する。サンブナンの原理を確認できる。

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