SOLIDWORKS SIMULATION - Proprietà dei materiali dipendenti dalla temperatura

In SOLIDWORKS Simulation è possibile definire delle proprietà dei materiali dipendenti dalla temperatura. Ade esempio il valore della tensione di snervamento in funzione della temperatura.
E' sufficiente selezionare la tendina di fianco al valore dello snervamento, e poi impostare "dipendente dalla temperatura":

Successivamente basta compilare la tabella con i valori di snervamento in funzione della temperatura:

Esempio pratico: una trave incastrata con una forza applicata ed un carico di temperatura di 300 °C, e come materiale un acciaio 1.4301:

Si consideri il caso in cui il materiale abbia una tensione di snervamento con un valore fisso (non dipendente dalla temperatura) di 206 N/mm^2.

Risultati di sollecitazione:

Considerando il valore di sollecitazione lontano dal vincolo, il fattore di sicurezza vale:

FOS = 206 N/mm^2/108.33 N/mm^2 = 1.902

Questo calcolo manuale è confermato dal grafico del fattore di sicurezza:

Si consideri ora un acciao 1.4301 in cui la tensione di snervamento varia con la temperatura e segue l'andamento mostrato nella tabella mostrata all'inizio del post.

Secondo la tabella, il valore della tensione di snervamento a 300 °C è di 100 N/mm^2.

Risultati di sollecitazione:

Si noti come in questo caso la legenda indica "Snervamento: temperatura-dipendente".

Considerando il valore di sollecitazione lontano dal vincolo, il fattore di sicurezza vale:

FOS = 100 N/mm^2/108.33 N/mm^2 = 0.923

Il grafico del fattore di sicurezza conferma il calcolo manuale, quindi SolidWorks Simulation preleva dalla curva il valore di sollecitazione di snervamento corrispondente ad una temepratura di 300 °C.

SOLIDWORKS SIMULATION - temperature dependent material properties

SOLIDWORKS Simulation allows you to define material properties that are temperature dependent. For example yield stress can be defined as a function of temperature.

All you need to do is choosing "temperature-dependent" option from the drop down menu next to the yield strength value.

All you need to to is then just filling in the table with the values of yield strength as a function of temperature.

Let's make a practical example: suppose you have a beam fixed at one end and with an applied force on the other end, plus a 300 ° C thermal load on the whole body. Material is a 1.4301 steel.

Consider the case in which the material has a yield stress with a fixed value of 206 N / mm ^ 2 (it doesn't dependent on temperature) 

Picture above shows stress results. Considering the stress value measured by a sensor away from the restraint, the safety factor is:

FOS = 206 N / mm ^ 2 / 108.33 N / mm ^ 2 = 1.902

This manual calculation is confirmed by the factor of safety plot shown on the picture above.

Let's now consider the case in which the 1.4301 steel has a yield stress that varies with temperature and follows the trend shown in the table at the very beginning of the post.

According to the table, the value of the yield strength at 300 ° C is 100 N / mm ^ 2.

Picture above shows Stress results. Notice how in this case the legend indicates "Yield: temperature-dependent."

Considering the stress value measured by a sensor away from the restraint, the safety factor is now:

FOS = 100 N / mm ^ 2 / 108.33 N / mm ^ 2 = 0923

Factor of safety plot confirms again manual calculation: this means that SolidWorks Simulation picks from the curve the value of the yield stress corresponding to a temeprature of 300 ° C.