時間の経過に伴い温度分布が変わる製品の熱応力解析

熱応力解析機能の違いと結果を見てみよう

時間の経過に伴い温度分布が変わる製品の熱応力解析は、各時間ステップにおける温度分布を計算し(非定常熱伝導解析)、それを荷重として熱応力を計算(静解析)することで実現されます。そのためには、SOLIDWORKS Simulation ProfessionalまたはSOLIDWORKS Simulation Premiumのライセンスが必要になります。ただし、これらのライセンスには機能差が存在します。

どのような違い、そして結果になるのかを確認していきましょう。

この記事を詳しく解説した資料があります

熱応力解析機能の違い

SOLIDWORKS Simulation Professionalでは、1回の熱応力解析において指定した時間ステップの温度分布に基づく熱応力のみを計算できます。特定の時間(例えば温度差が最大になる時間)での製品の熱応力を知りたいといった要求に応えます。

一方で、SOLIDWORKS Simulation Premiumでは、より高度な解析が可能です。1回の熱応力解析で各時間ステップにおける温度分布に基づく熱応力を一挙に計算できます。そのため、時間の経過に伴う熱応力の変動を知りたいといった要求に応えます。

  • * 熱応力の計算には非線形解析を実行します。

解析対象

今回は図1に示す基板を例に、SOLIDOWORKS Simulation Premiumにより各時間ステップに対応する変位、応力を計算する方法をご紹介します。各チップの発熱量は時間依存データを定義しました。

図1:解析モデルおよびチップの発熱量

  • チップ1

  • チップ2

  • チップ3

  • チップ4

解析結果

SOLIDWORKS Simulation Premiumの機能を使用することにより、経過時間に対するコンタープロットのアニメーションや応答グラフを作成できます。変位動画、Von Mises動画にそれぞれ変位、Von Mises応力コンタープロットのアニメーション、図2に選択した節点におけるVonMises応力の応答グラフを示します。

変位

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Von Mises応力

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図2:Von Mises応力の応答グラフ

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非定常熱伝導解析の各時間ステップの温度を使用した熱応力解析

主な内容

  • 実施手順
  • 非線形解析 解析条件
  • 解析結果 温度、変位、応力分布