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。

スタンプモデル36 強制変位の結果と剛体要素を使った結果の違いの考察

強制変位の結果と剛体要素を使った結果の違いについて考察してみます。

この2つの解析とも、かけている荷重の合計は同じです。

力がかかる部分(強制変位をかけた部分)の変位結果を見てみると。

強制変位の場合

displacements (vx,vy,vz) for set NDISP and time 0.1000000E+01

410 -1.3636E-03 0.0000E+00 -8.2000E-03
411 -1.3636E-03 1.8794E-21 -8.2000E-03
412 -7.6823E-04 0.0000E+00 -8.2000E-03
413 -7.6823E-04 1.8314E-21 -8.2000E-03
415 -1.3635E-03 3.5672E-11 -8.2000E-03
417 -1.0954E-03 0.0000E+00 -8.2000E-03
418 -1.0954E-03 3.6892E-21 -8.2000E-03
420 -7.6824E-04 5.5008E-22 -8.2000E-03
422 -5.4217E-04 0.0000E+00 -8.2000E-03
423 -5.4217E-04 -4.7646E-22 -8.2000E-03
424 -6.3406E-04 0.0000E+00 -8.2000E-03
425 -6.3406E-04 6.7333E-22 -8.2000E-03
427 -5.4217E-04 -2.6346E-13 -8.2000E-03
429 -3.8375E-04 0.0000E+00 -8.2000E-03
430 -3.8375E-04 -5.4098E-22 -8.2000E-03
431 -4.5938E-04 0.0000E+00 -8.2000E-03
432 -4.5938E-04 -1.7702E-22 -8.2000E-03
434 -3.8375E-04 1.3106E-14 -8.2000E-03
436 -2.4148E-04 0.0000E+00 -8.2000E-03
437 -2.4148E-04 3.5072E-22 -8.2000E-03
438 -3.0883E-04 0.0000E+00 -8.2000E-03
439 -3.0883E-04 7.3288E-22 -8.2000E-03
441 -2.4148E-04 -4.0496E-15 -8.2000E-03
443 -1.1773E-04 0.0000E+00 -8.2000E-03
444 -1.1773E-04 8.9336E-23 -8.2000E-03
445 -1.7808E-04 0.0000E+00 -8.2000E-03
446 -1.7808E-04 -4.6322E-23 -8.2000E-03
448 -1.1773E-04 -4.7599E-15 -8.2000E-03
452 -5.8336E-05 0.0000E+00 -8.2000E-03
453 -5.8336E-05 9.2024E-23 -8.2000E-03
455 0.0000E+00 0.0000E+00 -8.2000E-03

剛体要素の場合

displacements (vx,vy,vz) for set NDISP and time 0.1000000E+01

410 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
411 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
412 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
413 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
415 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
417 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
418 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
420 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
422 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
423 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
424 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
425 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
427 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
429 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
430 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
431 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
432 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
434 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
436 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
437 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
438 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
439 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
441 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
443 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
444 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
445 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
446 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
448 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
452 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
453 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03
455 0.0000E+00 0.0000E+00 -7.9664E-03

違いは一目瞭然です。

剛体要素を使った場合は、x方向、y方向の変位が0、つまり完全拘束されています。

よって、上から押されたとき、z方向のみ強制変位は横方向(=x方向≒r方向)に力を逃がすことができます。

それに対し、*rigid bodyで剛体要素を使ってr方向θ方向を完全拘束すると、力の逃げ場がないので、応力が大きくなる、ということになります。

また今回の解析の場合、最大応力が出ているところが、急に境界条件が変わるところに一致していて、

応力集中部が発生しています。

応力集中部は少しの条件変化で、応力値が大きく変わることが多いので、評価する際は注意が必要です。。。


さて、今回使用した剛体要素は*rigid bodyですべての自由度を剛体で結んでしまうという剛体要素だったので、

このような結果になりましたが、ソフトの種類によっては自由度を選んで剛体結合できるというものがあります。

(自由度を選ぶと、剛体の動きとはいえなくなるので、剛体結合というのは本当は間違いです。。 正しく言えば多点拘束でしょうか)

それを使えば、強制変位と同じ動きをすることができると思います

(CalculiXにはなさそうですが。。。もし見つけたら教えてください)

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  1. 2010/04/12(月) 20:28:49|
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