Software: FEM - Tutorial - Feldkopplung - Thermo-Bimetall - Temperaturvorgabe

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Biegung bei konstanter Temperatur

Der Bimetall-Streifen liegt bei 20°C in gestreckter Form vor. Jegliche Abweichung von dieser Temperatur führt zu einer Biegung. Diese Form der Material-Belastung wurde bereits am Beispiel des Gummipuffers behandelt. Wir wollen diesen Lastfall nun zur Validierung des Modell benutzen:

• Wir definieren einen Lastfall "Konst. Temperatur 100°C".
• Dem Bimetall-Modell weisen wir eine Temperatur von 100°C zu.
• Die Berechnung mittels linearem Ansatz sollte bei der mit der Demoversion möglichen Netzqualität (300 Knoten) eine Auslenkung des Bimetalls von etwas über 1 mm ergeben.
• Die Erhöhung der Netzqualität (800 Knoten) durch eine quadratische Ansatzfunktion (aktivieren von Mittenknoten) ergibt einen auch analytisch nachvollziehbaren Wert von 1,37 mm.

Die Scherspannung SIG-XX würde idealer Weise am freien Ende folgendes Feldbild ergeben:

• Dieses Bild wurde mit dem FEM-Programm COMSOL Multiphysics und einem bedeutend feinerem Netz berechnet. Die Farbskala stimmt deshalb nicht ganz mit der Standardskala von FEMAP überein.

Achtung: Um an der Materialgrenze eine "richtige" Contour-Darstellung zu erhalten, muss man unter "Contour Options" den Typ "Elemental" mit "Max. Value" einstellen:

• Das Verhältnis der Scherspannungen SIG-XX entlang der Materialgrenze muss ungefähr dem Verhältnis der E-Module von 1.16 entsprechen.
• Mit der quadratischen Ansatzfunktion wird dies mit ca. 1.1 fast erreicht.

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