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Was ist angesagt?
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Salome-Meca応力解析入門（片持ちはりの弾性応力解析（線形要素））
- 1. Salome-Meca入門教材 Salome-Meca入門 （ウイザードを利用した片持ちはり の弾性応力解析：線形要素） 1 2016.03.13 PE構造力学研究所 PE Structural Mechanics Laboratory
- 2. 学習目標 • Salome-Mecaによる応力解析の流れを体験す る • Salome-Mecaの実行に最低限必要な知識を得 る • はりの弾性曲げ変形に関する理論解と比較する • 使用する要素によって精度が左右されることを 体験する 2
- 3. 解析の流れ 3 Geometry Module Mesh Module Aster Module ParaVis Module 問題の設定 結果の評価 • 解析対象の形状，寸法，材料特性の準備 • 結果の（おおざっぱな）予測 • 形状（直方体）の作成 • 境界条件を与える形状グループに名前をつける • メッシュの作成 • 要素（立体，面や辺）に形状グループ名を継承 • ウイザードによるコマンドファイルの作成 • メッシュファイルとコマンドファイルの組合せ • 解析の実行 • 結果の可視化 • 変形図によるおおまかな妥当性の確認 • 変位量，応力値の確認 • 精度の検証 • 妥当性の検証
- 4. 解析対象 4 L b h w Fixed end Uniformly distributed load Fig. 1 Configuration and dimensions of the cantilever beam analyzed Table 1 Dimensions, loading, and material properties Beam span, L = 100 mm Width, b = 20 mm Height, h = 10 mm Young's modulus, E = 200 GPa Poisson's ratio, v = 0.3 Load, w = 1 N/mm (Pressure = 1/b MPa)
- 5. 予習（はりの弾性理論解） 5 断面二次モーメント, I 3 1667 12 bh I mm4 自由端たわみ, dmax 4 4 2 max 1 100 3.75 10 8 8 1667 200000 wL EI d mm 最大曲げ応力, smax 2 2 2 max 3 2 2 12 3 3 1 100 15 2 2 2 20 10 M h wL h wL I bh bh s MPa ※）これらはBernoulli-Euler Beamの仮定に基づいており，十分に細長いはりが， はりの軸方向（X方向）応力のみによって変形する場合に対する解で，多軸応力状 態となるソリッド要素解析と完全には一致しないが，良い目安にはなる
- 10. 10 形状の作成 ① 新しいエンティィーを開く ② 基本形状を開く ③ 直方体（Box）を選択
- 11. 11 形状の作成 ① 寸法を入力 Dx = 100 (L) Dy = 20 (b) Dz = 10 (h) ② 適用してウイン ドウを閉じる
- 13. 13 形状グループの作成 ① Box_1を選択した状態で ② 新しいエンティティを開く ③ グループを開く ④ グループを作成
- 14. 14 形状グループの作成 ① 「面」を選択 ② 名前を「Load」にする ④ 形状（面）を追加 ③ 画面上で上の面をクリック （枠線の色が変わる） ⑤ 33番の面がリスト に表示される ⑥ 適用して閉じる
- 15. 15 形状グループの作成 ②注） Cntlを押しながら，右 クリックでBoxをドラッグして も回転できる ① 回転ボタンを押す ② マウスドラッグして，固定 端の面が見えるようにする
- 16. 16 形状グループの作成 ① Box_1を右クリック ② グループを作成（Loadと同様 にNew Entityから開いてもよい） ② 注）Loadと同様にNew Entityから開いてもよい
- 17. 17 ① 「面」を選択 ② 名前を「Fix」にする ④ 形状（面）を追加 ③ 画面上で上の面を クリック（枠線の色 が変わる） ⑤ 3番の面がリストに 表示される ⑥ 適用して閉じる 形状グループの作成
- 18. 18 ① 「>>」マークをク リックして隠れている アイコンを表示 ② リセットボタンをク リックしてモデル表示を 元にもどす 形状グループの作成 ③ Box_1の下に2つのグ ループができていること を確認
- 23. 23 メッシュの作成 ① Box_1を選択した状態で ② Meshメニューを開く ③ メッシュを作成
- 31. 31 ① できたメッシュの情報を確認 （ここでは線形要素が20個） メッシュの作成 ② 閉じる（隠れている時 はAlt+マウスドラッグで 表示させる） ① 注）線形要素は，メッシュを十分細かくしないと 良好な精度が出ないが，ここでは精度のメッシュ依存 性を確認するため，このままにしておく
- 32. 32 ① 虫めがねマーク（Fit all）をクリックして画 面全体に合わせる ② メッシュの状態 を確認 メッシュの作成 ② 注）このメッシュは不十分に見えるが，精度の メッシュ依存性を確認するためあえて粗くしている
- 34. 34 メッシュへの形状グループ割当て ① 形状グループLoadとFixを 選ぶ（Cntl+クリックで1個 づつ同時選択可） ③ 適用して閉じる ② 要素のグループに形状 グループが追加される
- 36. 36 メッシュファイルの書き出し ① Mesh_1を 右クリック ② エキス ポートする ③ MEDフォーマット （バイナリ）を選択
- 41. 41 ウイザードによるコマンドファイル作成 ① Asterメニューを開く ② Wizardsを開く ③ 線形弾性（Linear elastic）を選択
- 43. 43 ウイザードによるコマンドファイル作成 ① Mesh_1を 選択 ④ 次に進む ② Mesh_1の 表示を確認 ③ メッシュ上のグ ループを使用する ③ 注）形状グループでも取り扱えるが，メッ シュをファイルから読み込む場合はメッシュ のグループを用いることになる
- 45. 45 ウイザードによるコマンドファイル作成 ① 境界条件を与えるグループ 名をFixにする（ダブルクリッ クしてメニューを開く） ③ 次に進む ② X, Y, Z方向変位を 3つともゼロに拘束
- 46. 46 ウイザードによるコマンドファイル作成 ① 境界条件を与えるグループ 名をLoadにする（ダブルク リックしてメニューを開く） ③ 次に進む ② 圧力を w/b = 0.05 (MPa)にする
- 51. 51 解析ケース（Study）の設定 ② コマンドファイルが保存した通 りになっていることを確認（なけ ればファイルのアイコンを開く） ① 解析ケース名を Beam1_mesh1に変更 ③ オブジェクトブラウザ上（メ モリ上）から Mesh_1を選ぶ ④ Code_Asterのバージョンに 安定版（stable）を選ぶ ⑤ OKする ③ 注）from diskを選択し，ディスク上 のメッシュファイル名を指定してもよい
- 52. 52 解析の実行 ① 解析ケース Beam1_mesh1 を右クリック ② Runする
- 53. 53 解析の実行 ① 実行中
- 58. 58 ParaViewファイルを開く ① ファイルメ ニューを開く ② ParaView Fileを開く
- 59. 59 ① *.rmedファイル を開く ② ファイル名を確認 ③ OKする 結果ファイルの読込み
- 60. 60 モデルの表示 ① 緑色になっている APPLYボタンを押す ② モデルの表示を確認
- 62. 62 変位の表示 ① RESU_DEPL（変位場）から 「DZ（Z方向変位）」を選ぶ ② 変位の表示を確認 ③ 最大変位は -2.423e-2 mm
- 63. 63 変形図の表示 ① Filtersを開く ② Commonを開く ③ Warp By Vectorを開く
- 64. 64 変形図の表示 ② 拡大率を1000倍く らいにする ① RESU_DEPL（変位 場）の選択を確認 ③ 緑色になっている APPLYボタンを押す
- 65. 65 応力の表示 ③ 応力を確認 ① RESU_SIGM_NOEU（節点上の応 力成分）から ② Sxx（X方向応力）を選択 ④ 最大応力は， 1.118e+01
- 66. まとめ • 線形弾性ウイザードを用いて，片持ちはりの解 析を一通り体験した • 変位，応力とも，はりの理論解よりも約３割小 さく（物体が硬めに）計算された • この現象は「せん断ロッキング（shear locking）」と呼ばれ，2次要素や低減積分要素 を使用することで回避できる 66