SS-V:4010 双金属悬臂梁
测试编号 VTL02 确定了双金属悬臂梁自由端中心线的位移和外层纤维的弯曲应力。
定义
悬臂梁是由两层厚度相等的不同金属制成的(图 1)。梁的一端固定在中心线上(围绕中心线的平移和旋转被设定为零),并受到 100 华氏度的均匀温度变化。
这两层材料的尺寸相同,为 10 x 1 x 0.05 inch。
材料属性为:图 1.  
                    
                    

                
        - 属性
 - 值
 - 弹性模量
 - 3.e+7 psi
 - 泊松比
 - 0
 - 热膨胀系数:顶层
 - 2.e-5 in/in-F
 - 热膨胀系数:底层
 - 1.e-5 in/in-F
 

结果
梁的各层由粘合在一起的实体模拟。为了尽可能地再现所用文献中的梁理论的边界条件,对在梁的“固定”端的中心线上的边进行约束。为了消除围绕边的旋转和沿边的滑动,对上层纤维角落处的点采取双向固定(图 2)。
由于梁是用全 3D 实体模型模拟的,在梁“固定”端施加的约束会引入局部扰动,这些扰动会沿着梁轴迅速消散,如下图所示。图 2. “固定”端的约束 
                    
                    

                

| 参考解 | SimSolid | % 差异 | |
|---|---|---|---|
| 自由端,中间纤维,分配 X [in] | 1.5000E-02 | 1.5020E-02 | 0.13% | 
| 自由端,中间纤维,分配 Y [in] | 7.5000E-01 | 7.51E-01 | 0.13% | 
| 顶部纤维,应力 [psi] | 7.5000E+03 | 7.458E+03 | -0.56% | 
1  R.J.Roark, W.C.Young, Formulas for Stress and Strain(应力和应变公式), 5th Edition, McGraw-Hill Book Co., Inc., New York, NY, 1975, pp. 113-114.