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
图 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 (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 图 4)。
图 2. “固定”端的约束
图 3. 梁变形
图 4. “固定”端的弯曲应力 X 的分布
图 2. “固定”端的约束
图 3. 梁变形
图 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.