14.0 温度構造連成解析

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1.0、2.0、4.0、5.0の記事の読了を前提として、操作についての記載を省略している場合があります。

###解析内容
<dl>
  <dt>使用ファイル</dt>
  <dd>bar-2.stp</dd>
  <dt>単位</dt>
  <dd>mm-ton</dd>
  <dt>材料物性値</dt>
  <dd>Fe　　(注1)</dd>
  <dd>縦弾性係数：E=210000 [MPa]</dd>
  <dd>ポアソン比：ν=0.293</dd>
  <dd>線膨張係数：α=11.7e-6 [1/℃]</dd>
  <dd>熱伝導率：λ=83.5 [mW/(mm・℃)]</dd>
  <dt>荷重状態</dt>
  <dd>　const(面)：　20 ℃ (注2)</dd>
  <dd>　　　　　：　Dx = Dy = Dz = 0</dd>
  <dd>　heat(面)：　500 mW/(mm^2)</dd>
  <dd>　　　　　：　Dx = Dy = Dz = 0</dd>
  <dd>　形状全体の初期温度：　20 ℃ (注2)</dd>
  <dd>　constとheat以外の面は断熱条件になります。</dd>
</dl>
![Fig_14_00_00.PNG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/888272/b1f46ef2-9d0f-b32f-7015-050f4cc0e7e1.png)
<ul>
<li>(注1)<br>この値は元の例題での値です。PrePoMax の Material Library に近い材料は無いため新規作成します。</li>
<li>(注2)<br>この記載は元の例題での記載です。この記事では0℃で行います。その理由は5.0の記事に記載しています。</li></ul>

###形状の読込
PrePoMaxの新規起動または新規作業開始をしてください。
unit system:<b>mm,ton,s,℃</b> に設定してください。
bar-2.stpをインポートしてください。
オブジェクト・ブラウザのGeometryタブのツリーにSolid_part-1が作成され、グラフィック・パネルには部品が表示されます。
###メッシュ作成
デフォルトのメッシュサイズのままで良いです。
Solid_part-1にCreate Meshを実行してメッシュを生成してください。

###材料物性値の設定

新規作成してください。
　FE ModelタブのツリーのMaterialsの右クリックメニューのCreateを選択。
　メニューバーの場合はProperty→Material→Createです。

<b>Material names</b> = Material-1 (デフォルトのまま)
<b>Elasticity/Elastic</b>
　Young's modules = 210000 MPa
　Poisson'sratio = 0.293
<b>Thermal/Thermal expansion</b>
　Thermal expansion = 11.7e-6 ℃^(-1)
　Zero temperature = 20 ℃ (デフォルトのまま)
<b>Thermal/Thermal conductivity</b>
　Thermal conductivity = 83.5 mW/(mm・℃)

ツリーのMaterialsの下にMarerial-1が表示されているのを確認して次に進んでください。

セクションの設定をしてください。
　FE ModelタブのツリーのSectionsの右クリックメニューのCreateを選択してください。
　メニューバーの場合はProperty→Section→Createです。

　<b>Type</b> = Solid section
　<b>Data</b>
　Name = Solid_selection-1 (デフォルトのまま)
　Material = material-1 (デフォルトのまま)
　<b>Region</b>
　Region type = Part name
　Part = Solid_part-1

ツリーのSectionsの下にSolid_selection-1が表示されているのを確認して次に進んでください。

###面の命名
面に名前を付けてください。

　FE ModelタブのツリーのMeshのSurfaces の右クリックメニューのCreate。
　メニューバーの場合はModel→Surfce→Create

　 <b>Properties</b>
　 Name = const
　 Surface type = Element
　 Region type = Selection

　 <b>Properties</b>
　 Name = heat
　 Surface type = Element
　 Region type = Selection

###解析設定
解析ステップを新規作成してください。

　FE ModelタブのツリーのStepsの右クリックメニューのCreate。
　メニューバーの場合はStep→Step→Createです。

　<b>Type</b> = Heat transfer step
　<b>Data</b>
　Name = Step-1 (デフォルトのまま)
　Solver = Default (デフォルトのまま)
　Steady state = On (デフォルトのまま)
　Incrementation = Default (デフォルトのまま)

境界条件を設定してください。

　FE ModelタブのツリーのStep-1/BCsの右クリックメニューのCreate。
　メニューバーの場合はStep→BC→Createです。

　<b>Type</b> = Temperature
　Properties
　<b>Data</b>
　Name = Temperature-1 (デフォルトのまま)
　<b>region</b>
　Region type = Surface name
　Surfaces = const
　<b>Temperature magnitude</b>
　Magnitude = 0 ℃

荷重条件を設定してください。

　FE ModelタブのツリーのStep-1/Loadsの右クリックメニューのCreate。
　メニューバーの場合はStep→load→Createです。

　<b>Type</b> = Surface flux
　Properties
　<b>Data</b>
　Name = Surface_flux-1 (デフォルトのまま)
　<b>region</b>
　Region type = Surface name
　Surfaces = heat
　<b>Magnitude</b>
　Flux per area =500  mW/mm^2

≪ファイル保存≫
いったんファイルを保存してください。名前は任意ですが、ここでは14_00フォルダーの14_00.pmxファイルとしました。

###ソルバー計算
ソルバー計算を実施してください。

###結果の表示
表示例を示します。heat面での温度上昇は約91℃で、元の例題と同じです。
![Fig_14_00_01.PNG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/888272/7b4723da-2c70-d6f5-b79e-81a9efaf5a1d.png)

いったんファイルを上書き保存してから、別の名前で保存してください。名前は任意ですが、ここでは14_00フォルダーの14_10.pmxファイルとしました。

###温度構造連成解析

FE ModelタブのツリーのSteps/<b>Step-1を削除してください。</b>

<b>解析ステップを新規作成</b>してください。
　<b>Type</b> = Coupled temperature-displacement step
　<b>Data</b>
　Name = Step-1 (デフォルトのまま)
　Solver = Default (デフォルトのまま)
　Nlgeom = Off (デフォルトのまま)
　Stedy state = On (デフォルトのまま)
　Incrementation = Default (デフォルトのまま)


境界条件を設定してください。

　FE ModelタブのツリーのStep-1/BCsの右クリックメニューのCreate。
　メニューバーの場合はStep→BC→Createです。

　<b>Type</b> = Temperature
　Properties
　<b>Data</b>
　Name = Temperature-1 (デフォルトのまま)
　<b>region</b>
　Region type = Surface name
　Surfaces = const
　<b>Temperature magnitude</b>
　Magnitude = 0 ℃

　<b>Type</b> = Fix
　Properties
　<b>Data</b>
　Name = Fix-1 (デフォルトのまま)
　<b>region</b>
　Region type = Surface name
　Surfaces = const

　<b>Type</b> = Fix
　Properties
　<b>Data</b>
　Name = Fix-2 (デフォルトのまま)
　<b>region</b>
　Region type = Surface name
　Surfaces = heat

荷重条件を設定してください。

　FE ModelタブのツリーのStep-1/Loadsの右クリックメニューのCreate。
　メニューバーの場合はStep→load→Createです。

　<b>Type</b> = Surface flux
　Properties
　<b>Data</b>
　Name = Surface_flux-1 (デフォルトのまま)
　<b>region</b>
　Region type = Surface name
　Surfaces = heat
　<b>Magnitude</b>
　Flux per area =500  mW/mm^2

≪ファイル保存≫
いったんファイルを上書き保存してください。

###ソルバー計算
ソルバー計算を実施してください。

###結果の表示
表示例を示します。
![Fig_14_10_01.PNG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/888272/d4ebfd11-985f-bbd5-1c7e-75cc62952f13.png)