〜有限要素法による構造解析〜

 

有限要素法(FEM)とは@

複雑な形状・性質を持つ物体を単純な形状・性質の

小部分(要素)に分割する

各要素の特性を数学的方程式で近似表現する

これらの単純な方程式を組み合わせ、解を求める

物体全体の挙動を予測することができる

→外力による変形、応力、熱、流れ等

1.まず解析対象を三角形などの微小要素で分割する

2.各要素にヤング率、ポアソン比などの物性を与える

3.解析対象に荷重と拘束を与え、各節点の変位を求める

4.節点変位から要素のひずみを求める

5.応力−ひずみ関係式により、要素の応力を求める

6.解析対象全体のひずみ分布、応力分布が得られる

 

 ※黄色が入力する必要があるデータ

  赤色が解析により出力されるデータ

 

特に要素分割には コツがあり、結果に大きく影響を与える

 

 

 

最近のFEM解析ソフトではこの要素分割が自動化されており、

使用者があまり意識しなくても解析できるようになっている

 

 

Pro/EngineerPro/Mechanica

Pro/EngineerにはPro/Mechanicaという解析(CAE)ソフトが

付属しており、これらはインタラクティブに動作するため、

シームレスにそれぞれの作業環境に移行できる

 

Pro/M 2001StructureMotionThermal3つから成り、

それぞれ構造解析、機構解析、熱伝導解析を行うことができる

 

また、Pro/M 2001ではFEM解析手法としてアダプティブP法を

採用しており、1つの要素の中でひずみ分布と応力分布が

得られるため、少ない要素分割で精度の良い結果が得られる

 

 

 

構造解析の基本手順@

@ Pro/Eで作成した部品を呼び出す(単位系を確認しておく)

  ※arm.prtを呼び出す

 

A メニューで[アプリケーション][Mechanica]を選ぶ

 

B メニューマネージャで[Structure]を選ぶ

 

C [材料]を選び、部品に材料物性を指定する

                →カスタマイズすることもできる

 

 

D [拘束条件][新規][サーフェス]を選び、下の図のように

  新規拘束条件(Constraint1)を作成する

 

D [荷重][新規][エッジ/カーブ]を選び、下の図のように

  新規荷重(Load1)を作成する

 

E [解析]を選び、[新規…]で静解析(Analysis1)を作成する

 

F [実行]を選び、解析を選択した状態で[開始…]をクリックし、

  解析を実行する

 

G [ログ…]を選ぶと解析の進行状況が表示される

  「Completed Analysis: Analysis1」と表示されたら解析終了

 

H [結果]を選び、結果ウィンドウで下のアイコンをクリックし、

  [アクセプト]を選ぶ

 

I スタディに実行した解析(Analysis1)を選び、アクセプトする

 

J 結果の内容定義ウィンドウで次のように設定する

K [アクセプトおよび表示]をクリックする


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