有限要素法のフリーのソフトウエア を試す

CAEで使われるフリーの有限要素法(FEM)ソフトウエアであるCalculixやOpenfoamを使ってみようとチャレンジしてたその足跡を残す。。。ついでに他のフリーソフトや商用ソフトの無償版にも手を出してみる。

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摩擦力を発生させる方法を考える


前回までz方向に加速度をかけても、重力がかかった様には上手く行かないことがわかりました。

ご存知の通り、摩擦力は、摩擦係数だけ入れても、z方向から力が加わらないと、発生しません。

しょうがないので、小板に直接z方向に力を入力して、大きい田に押し付けた状態で滑らすことにしてみます。


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  1. 2009/11/01(日) 23:32:42|
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小板に直接荷重を入力してみる


それでは早速データを作ってみます。

まず、板の(中心面の)間の距離を1に戻して、板が接触している状態にします。

次に、荷重条件を変更します。

まずは、zの負の方向に力のみ加える条件を加えたいと思います。

PrePostをみると、PRESSUREという条件がありますので、それを使うことにします。

PRESSUREという名前なので、面にかかると予測して、小板の要素を選択して、設定します。
(実はこれは間違いですが、成り行きを説明した方が面白い?ので、あえて書きます。。。)

プリポストの画面上は、下図のように設定されたように見えます。

moveplate03
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  1. 2009/11/03(火) 13:29:07|
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小板に直接荷重を入力したモデルの結果


前回のモデルを計算して見ます。

固定している上の板を押しているので、何の変化もないのが正解です。

計算結果は。。。

moveplate04

何も変化がありませんので、ここまではよさそうですが、

荷重が効いていない可能性もありますので、それを確認しなければなりません。


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  1. 2009/11/04(水) 22:05:44|
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荷重がかかっているかどうか確認してみる

荷重がかかっているかどうかを確認するために、

荷重方向を逆にして計算します。

LOADS
PRESSURE FZ = 0.01

小板が上に動けば荷重は効いています。

計算してみると、

moveplate05


板が全く動いていません。。。。

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  1. 2009/11/05(木) 22:14:30|
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IMPACTの荷重のかけ方を確認する

さて、前回のデータでは荷重がかかっていないことがわかりました。

荷重のかけ方があっているのか、それを確かめるにはプログラムに添付されている例題を確認するのがよいです。

例題はImpactインストールディレクトリのしたにあるexamplesというフォルダに入っています。

その中のExamples.htmlを開くと例題の紹介とリンクが載っていますので、この中で荷重がかかっているものを探すと、

springboard.in

の中にloadコマンドが書かれています。

これをみてみると、

5 x = 4.0 y = 0.0 z = 0.0 load = end_load

節点荷重だったようです。

プリでのpressureという荷重セット名にだまされたようです。。。


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  1. 2009/11/08(日) 21:29:58|
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IMAPCTのマニュアルで圧力のかけ方を調べてみる


荷重を節点荷重でかけても悪くはないのですが、

圧力でかけたほうが設定が少し楽なので、マニュアルを見てその方法を確認してみます。

Helpの中のAppendices:の下のStrcture of Febic Indata Format というところにコマンドの説明が書いてあります。

(最初からみろ、という話もありますが。。。)

その中のLoadの記述を見てみると、

前のデータではfzで荷重をかけていましたが、

pにすると、圧力になるようです。

さらに重力加速でもz方向に変えたいのであればazと指定すればかかるようです。。。

マニュアルは最初に読むものですね。。。
(英語なので気分的にはあまり読みたくないのですが)


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  1. 2009/11/09(月) 21:34:59|
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正しい面圧力を入れて計算してみる


正しい面圧力を入れて計算してみます。。。

荷重は

LOADS
PRESSURE p = -0.01

としてみます。



初期接触しているはずなのですが、やはり跳ね返ってしまいます。。。

しかも、小板が衝撃で破壊して小さくなっています。。。

なかなかうまく行かん。。。


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  1. 2009/11/10(火) 22:15:53|
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小板が跳ね返ってしまう理由を考える


小板が跳ね返ってしまう理由を考えてみると、まずは急に(時間0)の状態で圧力をかけているからではないかと考えます。

よって、ゆっくりかけてみます。

入力は、

LOADS
PRESSURE p= [0, 0, 1, -0.01]

結果は、

moveplate06

やっぱり飛んでしまいました。。。


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  1. 2009/11/11(水) 22:53:06|
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小板が跳ね返ってしまう理由を考える その2

ゆっくりかけてもうまくいかないようなので、今度は圧力を大きくして無理やり押さえ込む作戦に出ます。。。

データーは

PRESSURE p= [0, 0, 1, -100]

計算をしてみると、計算が進まない。。。

1ステップも計算せず、止まってしまったようです。。。

moveplate07


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  1. 2009/11/12(木) 20:07:45|
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摩擦機能を試すモデルを変更する

IMPACT摩擦機能を調べようとしているのですが、どうもうまくいきません。。。

いわいる、”はまってしまった”というやつでしょうか。

このブログは趣味でやっているので、仕事でない分よいのですが。。。

(仕事も”はまっている”という話も。。。)

さて次の策ですが、すべる物体を”板”はやめて、”箱”にしました。

こうすることにより、箱の上面の節点から強制変位をかけて、無理やり滑らせる上から力を加えた状態で板に接触させることができるはずです。

moveplate08
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  1. 2009/11/15(日) 23:50:30|
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摩擦確認モデルに境界条件をつける


機能のモデルに境界条件をつけます。

下の板は全面全方向固定にします。

CONSTRAINTS OF TYPE BOUNDARY_CONDITION
FIXED_ALL VX = 0 VY = 0 VZ = 0 VRX = 0 VRY = 0 VRZ = 0 AX = 0 AY = 0 AZ = 0 ARX = 0 ARY = 0 ARZ = 0

上の箱の上面は、無理やり抑えます。

IMPACTは変位境界条件がないようなので、速度で与えます。

CONSTRAINTS OF TYPE BOUNDARY_CONDITION
LOADED_END VX = 0 VY = 0 VZ = -0.5 AX = 0 AY = 0 AZ = 0 VRX = 0 VRY = 0 VRZ = 0 ARX = 0 ARY = 0 ARZ = 0

この境界条件で、0.1秒後には0.05、1秒後には0.5のz負方向の変位が与えられます。


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  1. 2009/11/16(月) 23:36:50|
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昨日のモデルを計算してみる


それでは昨日のモデルを計算して見ます。

move-plate09
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見た目はそんなにおかしくありませんが、接触しているはずの下面のz変位が移動しているようです。

なにかおかしいような。。。

もう少し確認してみます。


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  1. 2009/11/17(火) 23:54:20|
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少し長めに計算してみる


前科の結果が少し怪しいので、もう少し計算時間を長くしてみます。

前回は

CONTROLS
run from 0.0 to 0.1
print every 0.01 step

と設定して、0.1s後までしか計算しなかったのですが、

CONTROLS
run from 0.0 to 1.0
print every 0.01 step

として、1s後まで計算してみます。

今計算中なので結果は明日。


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  1. 2009/11/18(水) 22:51:27|
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箱を上から押すモデルの結果


さて、昨日の計算結果ですが、



少しずつ下に移動して、0.82sで、座屈したようにつぶれます。

まあ、たぶんアワグラスによる変形がおきて、物理的な座屈現象がおきたのではない感じがしますが。。。

連休中もう少し詳しく検討してみたいと思っています。


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  1. 2009/11/19(木) 21:27:54|
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どの時間で接触しているのかを確認する


前回のモデルで、解析ソフト上いつ接触が始まっているのかを調べてみます。

それがわかれば、板と板の(中立面の)間がどれくらいの距離になれば接触が始まるのかがわかります。

前回、0.8sくらいで、箱がつぶれだしましたが、0.8sで初めて接触した衝撃でつぶれたのか、

すでに接触していて、徐々に応力が大きくなり、耐え切れなくてつぶれたのかがはっきりしていません。

それをはっきりさせるために、下の板の境界条件を、全面全方向固定から、4つのコーナー点のみこてに変更して計算してみます。

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  1. 2009/11/23(月) 23:26:51|
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どの時間で接触しているのかを確認する その2


それでは計算結果。

下の板が動き出した時が接触した時間です。



すいません、このYOUTUBE動画では画質が悪くよく確認できませんね。。。(><)

(画質よくアップできる方法も探さなければ。。。)

0.76s後に下の板がかすかに動いているのが確認できました。

なぜ、0.76s後なのかというところも、一つ課題なのですが、今の目的は摩擦機能を調べることなので、それは後回しにします。

とりあえず、0.76s~0.82sまでの間が、箱が安定して押し付けられている状態なので、このときの変位の状態で横に滑らせれば、摩擦が確認できるはずです。。。


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  1. 2009/11/24(火) 22:49:46|
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箱を横に滑らせてみる

上から箱を押し付けることに成功したので、

次は横に滑らせてみたいと思います。

荷重条件は
CONSTRAINTS OF TYPE BOUNDARY_CONDITION
LOADED_END VX = 0.0 VY = 2.0 VZ = [0,-0.5,0.799,-0.5,0.8,0,10,0] AX = 0 AY = 0 AZ = 0 VRX = 0 VRY = 0 VRZ = 0 ARX = 0 ARY = 0 ARZ = 0

0.8sまで、上から一定速度で押して、その後は押したまま静止、

横方向へはY方向へ一定速度で移動します。

とりあえず摩擦なしで滑らせてみたいと思います。

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  1. 2009/11/25(水) 22:24:32|
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箱を横に滑らせてみました

それでは計算結果です。



境界条件の指示通り動いてはくれてますが、箱も板もアワグラスらしき変形がおきていて、きれいな解析とはいえませんね。。。


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  1. 2009/11/26(木) 23:23:26|
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もう少し変形を抑えてみることを考える


前回の結果ではあまりなので、もう少し変形を抑えながら滑らせることを考えて見ます。

といっても、まっすぐ下げるだけで、多少変形が起きてしまうので、難しいのですが。。。

http://freecaetester.blog62.fc2.com/blog-date-20091124.html

まあ、このときの解析結果ぐらいであれば、許されるでしょう。。。

前回は滑らせながら下がっていくシミユレーションでしたが、

とりあえず一度下げてから(上のブログの時のようにしてから)、横に滑らせてみようかと思います。


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  1. 2009/11/29(日) 23:28:29|
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またうまくいかなくなっています。。。

またうまくいかなくなっています。。。。

箱を下に移動すると、板が変形する前に、箱にアワグラスモードが出てきてしまうのですが、

同じ速度で箱を上に移動しても大きなアワグラスモードの変形が出てきません。

うーん、何か辺何からが働いているのでしょうか。。。

もともと板厚的には接触しているのだから、そういう可能性はありますが、もう少し調べてみます。


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  1. 2009/11/30(月) 22:35:14|
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