Software: FEM - Tutorial - Feldkopplung - Thermo-Bimetall - Temperaturvorgabe: Unterschied zwischen den Versionen

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Aktuelle Version vom 11. April 2013, 07:28 Uhr

Biegung bei konstanter Temperatur
Software FEM - Tutorial - Feldkopplung - bimetall - biegung100.gif


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:

Software FEM - Tutorial - Feldkopplung - bimetall - spannung100.gif
  • 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.