Salome-Meca応力解析中級教材:大変形弾塑性解析による引張試験の再現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
• 応力ひずみ曲線データの準備
• 形状の作成(2D Sketchを使用)
• 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
• 要素に形状グループ名を継承
• Eficasを用いたコマンドファイルの作成
• 非線形解析の条件設定・結果のファイル出力設定
• Studyケースの設定(コマンド+メッシュ)
• 解析の実行
• 変形図によるおおまかな妥当性の確認
• 応力分布,塑性ひずみ分布の確認
• 精度・妥当性の検証
4. 解析対象
4
P, Dy
CL
L/2
x
Round bar tensile
test specimen
D/2
(1) Finite element mesh subdivisions
(10X50, axi-symmetric)
(2) Configurations and
boundary conditions
L = 50
D = 10
Exaggerated
shape with initial
imperfection
4.995
5.00
initial
imperfection
of 5 mm
DDL_IMPO for y
direction (DY = 10)
DDL_IMPO for y
direction (DY = 0)
軸対称丸棒試験片
ゲージ長さ = 50 mm
並行部直径 = 10 mm
くびれを中央部に生じるよう,
1/1000の初期不整を導入
軸対称2次要素
(ほぼ)正方形要素で均等分
割(10×50)
下端エッジ(試験片中央)を
軸方向拘束し,上端エッジ
(軸方向変位従属)を変位制
御で引っ張る
ポアソン比,n = 0.3
5. 予習(公称応力と真応力)
5
公称応力, s 2
( / 4)
P
D
s
公称ひずみ, e
※3)非線形解析のステップごとに寸法変化を考慮する大変形解析では真応力真ひずみ曲線を
用い,寸法変化を考慮しない微小変形解析では公称応力公称ひずみ曲線を用いることになる
※4)上記の真応力・真ひずみと公称応力・公称ひずみの関係は,塑性が卓越する状態で成立
する体積一定条件に基づくが,微小ひずみ領域では両曲線に差がなくなるため問題を生じない
( / 2)L
e
D
真応力, st 2
(1 )
( ( ) / 4)
t
P
D t
s s e
真ひずみ, e
0
ln(1 )
( ( ) / 2)
t
d
L t
e e
D D
※1)直径やゲージ
長さは不変
※2)直径やゲージ
長さは時間 t の関数
とし,解析ステップ
ごとの変化を考慮
6. 予習(文献データと引張曲線)
6
※1)データ出典:藤岡, 他3名, 第61学術講演会講演論文集, 日本材料学会, pp. 77-78, 2012-05-25.
0.0000, 0.00,
0.0005, 103.28,
0.0010, 212.24,
0.0018, 343.48,
0.0042, 426.03,
0.0101, 447.29,
0.0200, 483.51,
0.0272, 504.82,
0.0343, 522.27,
0.0500, 549.92,
0.0701, 567.12,
0.0947, 572.51,
1.0000, 572.51,
0.0000, 0.00,
0.0005, 103.28,
0.0010, 212.24,
0.0018, 343.48,
0.0042, 426.03,
0.0101, 447.29,
0.0200, 483.51,
0.0272, 504.82,
0.0343, 522.27,
0.0500, 549.92,
0.0701, 567.12,
0.0947, 572.51,
0.1200, 567.82,
0.1400, 556.11,
0.1600, 535.12,
0.1800, 504.34,
0.2000, 462.22,
0.2450, 309.88,
実験データ(※1)
公称ひずみ公称応力(MPa)
微小変形解析用多直線近似
公称ひずみ公称応力(MPa)
0.0000, 0.0,
0.0005, 103.3,
0.0010, 212.5,
0.0023, 344.1,
0.0058, 427.8,
0.0082, 451.8,
0.0150, 493.2,
0.0220, 518.5,
0.0303, 540.2,
0.0519, 577.4,
0.0782, 606.9,
0.1024, 626.7,
0.1031, 627.2,
0.2033, 679.8,
0.3035, 712.6,
0.4036, 736.8,
0.5037, 756.2,
0.6038, 772.4,
0.7039, 786.3,
0.8039, 798.6,
0.9040, 809.6,
1.0040, 819.6,
大変形解析用多直線近似
真ひずみ 真応力(MPa)
引張強さ
降伏点
※2)引張強さ到達後は塑性
流動を想定し,一定応力
※2)
※3)
※3)引張強さ到達後
は文献記載の
Ramberg-Osgood
則を用いて外挿
( )nt t
t
yE
s s
e
s
E = 204100 MPa
= 0.00358
sy = 426.03 MPa
n = 8.607
53. 53
sans nom = nameless
コマンドファイル名をつける
① ファイルメニュー
を開く
② 名前をつけて保存
55. 55
Un parmi = one of ...
Au moins un = At least one
Règle à classer = Rule to
classify
D'abord = First
Poursuite = pursuit(リスタート解析)
Ensuite = then
DEBUTで始める
① フィルタに決まり
字(ここではdebut)
を入力
② 候補が表示されるの
でクリックして選択
③ 有効化する
64. 64
Un parmi = one of ...
Au moins un = At least one
② AFFE(割当)を選択
③ 有効化する
① 不足が赤字
表示される
AFFE_MODELE(モデルの割当て設定)
85. 85
STAT_NON_LINE(非線形ソルバの設定)
① STAT_NON_LINEを設定
② MODELE = model
③ CHAM_MATER(材料の場) = material
④ EXCIT(活性化)
CHARGE(負荷)=fix
⑤ EXCIT
CHARGE=load
FONC_MULT=load1(多直線関数)
⑥ COMP_INCR(非線形材料モデル)
⑦ RELATION(構成式)=VMIS_ISOT_TRAC(von
Mises降伏条件,等方硬化則,多直線近似)
⑧ DEFORMATION(大変形解析)=SIMO_MIEHE(座
標変換モデル)
⑨ INCREMENT(増分設定)
LIST_INCR=step
⑩ NEWTON(ニュートン法)
REAC_INCR = 1
MATRICE=TANGENTE(接線剛性)
REAC_ITER=1(反復)
⑪ CONVERGENCE(収束判定)の設定
⑫ RESI_GLOB_RELA(相対残差)=1.0e-6
⑬ ITER_GLOB_MAXI(最大反復数)=100
※ 微小変形解析の場合,
ここを「PETIT」にする
86. 86
CALC_CHAMP(結果の計算処理)
① CALC_CHAMP(場の計算)
② RESULTAT(結果)=res_nl
③ TOUT=OUI
④ CONTRAINTE(応力)=SIGM_ELNO(セル点
応力成分),SIGM_NOEU(節点応力成分)
⑤ DEFORMATION(変形)=EPSP_ELNO(セル
点塑性ひずみ成分),EPSP_NOEU(節点塑性
ひずみ成分)
⑥ CRITERES(基準値)=SIEQ_ELNO(セル点相
当応力),SIEQ_NOEU(節点相当応力),
EPEQ_ELNO(セル点相当塑性ひずみ),
EPEQ_NOEU(節点相当塑性ひずみ)
⑦ FORCE(荷重)=FORC_NODA(節点力)
REAC_NODA(節点反力)
⑧ コンセプト名は res_nl を継承
92. 92
DEBUT();
mesh=LIRE_MAILLAGE(FORMAT='MED',);
model=AFFE_MODELE(MAILLAGE=mesh,
AFFE=_F(TOUT='OUI',
PHENOMENE='MECANIQUE',
MODELISATION='AXIS',),);
true=DEFI_FONCTION(
NOM_PARA='EPSI',
NOM_RESU='SIGMA',
VALE=(0.0023 ,344.1 ,
0.0058 ,427.8 ,
0.0082 ,451.8 ,
0.0150 ,493.2 ,
0.0220 ,518.5 ,
0.0303 ,540.2 ,
0.0519 ,577.4 ,
0.0782 ,606.9 ,
0.1024 ,626.7 ,
0.1031 ,627.2 ,
0.2033 ,679.8 ,
0.3035 ,712.6 ,
0.4036 ,736.8 ,
0.5037 ,756.2 ,
0.6038 ,772.4 ,
0.7039 ,786.3 ,
0.8039 ,798.6 ,
0.9040 ,809.6 ,
1.0040 ,819.6 ,),
INTERPOL='LIN',
PROL_DROITE='LINEAIRE',
PROL_GAUCHE='CONSTANT',);
two25=DEFI_MATERIAU(ELAS=_F(E=204100.0,
NU=0.3,),
TRACTION=_F(SIGM=true,),);
material=AFFE_MATERIAU(MAILLAGE=mesh,
AFFE=_F(TOUT='OUI',
MATER=two25,),);
load=AFFE_CHAR_MECA(MODELE=model,
DDL_IMPO=_F(GROUP_MA='Top',
DY=10.0,),);
fix=AFFE_CHAR_MECA(MODELE=model,
DDL_IMPO=_F(GROUP_MA='Center',
DY=0.0,),);
load1=DEFI_FONCTION(
NOM_PARA='INST',
VALE=(0.0 ,0.0 ,
1.0 ,1.0 ,),);
step1=DEFI_LIST_REEL(DEBUT=0.0,
INTERVALLE=_F(JUSQU_A=1.0,
NOMBRE=100,),);
step=DEFI_LIST_INST(DEFI_LIST=_F(METHODE='MANUEL',
LIST_INST=step1,),);
res_nl=STAT_NON_LINE(MODELE=model,
CHAM_MATER=material,
EXCIT=(_F(CHARGE=fix,),
_F(CHARGE=load,
FONC_MULT=load1,),),
COMP_INCR=_F(RELATION='VMIS_ISOT_TRAC',
DEFORMATION='SIMO_MIEHE',),
INCREMENT=_F(LIST_INST=step,),
NEWTON=_F(REAC_INCR=1,
MATRICE='TANGENTE',
REAC_ITER=1,),
CONVERGENCE=_F(RESI_GLOB_RELA=1.0e-6,
ITER_GLOB_MAXI=100,),);
res_nl=CALC_CHAMP(reuse =res_nl,
RESULTAT=res_nl,
TOUT='OUI',
CONTRAINTE=('SIGM_ELNO','SIGM_NOEU',),
DEFORMATION=('EPSP_ELNO','EPSP_NOEU',),
CRITERES=('SIEQ_ELNO','SIEQ_NOEU','EPEQ_ELNO','EPEQ_NOEU',),
FORCE=('REAC_NODA','FORC_NODA',),);
IMPR_RESU(FORMAT='RESULTAT',
UNITE=8,
RESU=_F(RESULTAT=res_nl,
NOM_CHAM='REAC_NODA',
GROUP_MA='Top',),);
IMPR_RESU(FORMAT='MED',
UNITE=80,
RESU=_F(MAILLAGE=mesh,
RESULTAT=res_nl,
TOUT_CHAM='OUI',),);
FIN();
#CHECKSUM:ce5c19bcbd55414c72e9a5d69a25630a -:FIN CHECKSUM
コマンドファイル(全体)
93. 93
DEBUT();
mesh=LIRE_MAILLAGE(FORMAT='MED',);
model=AFFE_MODELE(MAILLAGE=mesh,
AFFE=_F(TOUT='OUI',
PHENOMENE='MECANIQUE',
MODELISATION='AXIS',),);
true=DEFI_FONCTION(
NOM_PARA='EPSI',
NOM_RESU='SIGMA',
VALE=(0.0023 ,344.1 ,
0.0058 ,427.8 ,
0.0082 ,451.8 ,
0.0150 ,493.2 ,
0.0220 ,518.5 ,
0.0303 ,540.2 ,
0.0519 ,577.4 ,
0.0782 ,606.9 ,
0.1024 ,626.7 ,
0.1031 ,627.2 ,
0.2033 ,679.8 ,
0.3035 ,712.6 ,
0.4036 ,736.8 ,
0.5037 ,756.2 ,
0.6038 ,772.4 ,
0.7039 ,786.3 ,
0.8039 ,798.6 ,
0.9040 ,809.6 ,
1.0040 ,819.6 ,),
INTERPOL='LIN',
PROL_DROITE='LINEAIRE',
PROL_GAUCHE='CONSTANT',);
two25=DEFI_MATERIAU(ELAS=_F(E=204100.0,
NU=0.3,),
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material=AFFE_MATERIAU(MAILLAGE=mesh,
AFFE=_F(TOUT='OUI',
MATER=two25,),);
コマンドファイル(拡大:1/3)
94. 94
load=AFFE_CHAR_MECA(MODELE=model,
DDL_IMPO=_F(GROUP_MA='Top',
DY=10.0,),);
fix=AFFE_CHAR_MECA(MODELE=model,
DDL_IMPO=_F(GROUP_MA='Center',
DY=0.0,),);
load1=DEFI_FONCTION(
NOM_PARA='INST',
VALE=(0.0 ,0.0 ,
1.0 ,1.0 ,),);
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MANUEL',
LIST_INST=step1,),);
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CHAM_MATER=material,
EXCIT=(_F(CHARGE=fix,),
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FONC_MULT=load1,),),
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DEFORMATION='SIMO_MIEHE',),
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MATRICE='TANGENTE',
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ITER_GLOB_MAXI=100,),);
コマンドファイル(拡大:2/3)
95. 95
res_nl=CALC_CHAMP(reuse =res_nl,
RESULTAT=res_nl,
TOUT='OUI',
CONTRAINTE=('SIGM_ELNO','SIGM_NOEU',),
DEFORMATION=('EPSP_ELNO','EPSP_NOEU',),
CRITERES=('SIEQ_ELNO','SIEQ_NOEU','EPEQ_EL
NO','EPEQ_NOEU',),
FORCE=('REAC_NODA','FORC_NODA',),);
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UNITE=8,
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NOM_CHAM='REAC_NODA',
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IMPR_RESU(FORMAT='MED',
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RESULTAT=res_nl,
TOUT_CHAM='OUI',),);
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#CHECKSUM:ce5c19bcbd55414c72e9a5d69a25
630a -:FIN CHECKSUM
コマンドファイル(拡大:3/3)