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 (Figure 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:
属性
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


Figure 1.

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 (Figure 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 Figure 4)。


Figure 2. “固定”端的约束


Figure 3. 梁变形


Figure 4. “固定”端的弯曲应力 X 的分布
  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 7.4950E-01 -0.07%
顶部纤维,应力 [psi] 7.5000E+03 7.4530E+03 -0.63%
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.