オートデスク様主催でのセミナー「誰でも分かる！明日からできる！ 解析の言葉と役割を徹底解説」を2020年9月15日（火）14:00 ～ 15:00にオンラインで開催いたします。
構造解析をやりたいけれど、そもそも言葉がよくわからないくて設定がうまくできない、結果が評価できない、あるいは結果を設計に反映できない、などの悩みに対応するためのセミナーです。
本セミナーでは、「分からない」を「分かる」に変えるために、解析機能を使いこなすための準備として、解析用語を一つ一つ丁寧に解説してまいります。
詳しい情報とお申込みは以下のリンクにアクセスしてください。
https://www.autodesk.co.jp/campaigns/fusion360/webinar/cae
皆さん、こんにちは。
来る2020年8月9日に代表の水野が新しい書籍を出版します。
タイトルは「モノが壊れないしくみ」です。
出版社ジャムハウスさんの「ときめき×サイエンス」シリーズの一冊として出版させていただきます。
対象は技術者とか専門の方ではなくて一般の方、それも中高生までも意識した本になっています。全編にわたってルビもふっていますので小学生でも読めるかもしれません。
数式の使用も必要最小限に抑えて、各章の冒頭には漫画も交えてできる限りわかりやすくすることを心掛けました。
前半は、「材料力学」をできるだけ、直感的にイラストも多用してモノの強さの秘密をさぐるための基礎知識編として紹介しています。
後半は、壊れてしまった椅子や逆に象が踏んでも壊れない筆箱などの具体的な例を示しながら壊れない秘密を探っていく構成になっています。
さらに、Fusion 360のシミュレーション機能やMSC Marcなどの解析ソフトも使って実際にシミュレーションをかけています。
どうやって基礎的な材料力学をシミュレーションにあてはめることができるのか、も意識していますので是非お手にとってみてください。
概要はものづくりのメディア「fabcross」さんでも紹介されています。
https://fabcross.jp/news/2020/20200721_jamhouse_tokimekiscience_monogakowarenaishikumi.html
ご購入はこちら（8月9日以前は予約注文になります）でよろしくお願いします。
また、出版社のウェブサイトはこちらになります。
Fusion 360の解析で用意されている境界条件の中にボルトコネクタというものがあります。
使ったことがある人はあまり多くはないかもしれませんが、アセンブリの中で部品どうしを、ボルトとナットを使って締結させているモデルを解析する際に、便利な拘束条件です。
通常、ボルトやナットがアセンブリ中にたくさんある場合、メッシュを切る際にも時間がかかってしまうことも珍しくありませんし、勢い接触面がたくさん増えてしまうので、接触計算にも時間がかかってしまいます。
そんな時には、ボルトとナットは解析の対象から外して、ボルトコネクタを使うのがベターです。簡単な比較動画を作ってみましたのでご覧ください。
久しぶりにYouTubeに動画をアップしました。
今回は、Fusion360の解析ネタです。
Fusion360の解析機能においては、デフォルトの直交座標系しか使うことができないため、例えば斜めに傾いた物体の、対称境界条件などを定義しようとすると、ちょっと困ってしまいます。
でも、そのかわりに接触条件をうまく使うとこの境界条件をクリアできたりします。
Fusion360では、「剛体」というボディを定義できないのですが、剛性の高い変形体で代用すれば、問題のない解析結果が得られます。
ということで、詳細は以下の動画をご覧ください。
ではでは～
皆さん こんにちは。
一向にプログが続かない水野です。
すごく久しぶりです。
さて、いわゆる設計者CAEということで入門者向けのCAEセミナーをやることが多いのですが、そのような場合に想定されるのは「線形」の静的応力解析です。
それゆえ、セミナーの中では非線形に関わる話はしません。
実際、そこまで話をしだすと長くなるし、寝る人も増えるし、そもそも時間がないし。
ですが、最近思ったのですが、それでもある程度非線形の話、特に幾何学的非線形の話はしておかなければいけないのじゃないか、と思うようになりました。
まあ、通常、設計という観点からは確かに線形という想定で十分なことは確かです。
とはいえ、自然の物体の挙動はそもそも非線形で、その中のごくごく一部を取り出して線形で考えてよいよ、としているわけです。
で、その範疇に収まっていれば大体問題ないのですが、範囲を逸脱すると突然、解析結果は暴れだします。
ここまでは線形解析でOKよ、とかここから非線形ね、とデジタルで線引ができるわけでなく設計者が、自分で判断する必要があります。
判断のためには知識が必要です。知識がなければ単なる直感になってしまい、甚だ根拠のないことにもなりえます。
例えば、こんな50mm角の正方形の板があって、下のエッジの左端の頂点をピン固定、右端の頂点を上に20mm強制変位をかけるとします。
強制変位をかける右端の頂点はX方向にはフリーにしているので自由に動くことができます。
で、線形解析で解析を実行します。どんな結果を想定するでしょうか。
多分、こんな感じじゃないかと思います。
常識的にそうですし、実際、物理的にもそうなるでしょう。
でも、線形応力解析をやるとこうはなりません。
こちらが答えになります。
おっと板が拡大しております。
どう考えても変ですよね。
こんなに板が大きくなっているのに（笑）ひずみはほぼゼロです。
もっとも、これは剛体回転をするので板が変形するわけがなく
したがってひずみがゼロならむしろ正しいでしょう。
こんな摩訶不思議な現象がおきるのが実は線形の応力解析だったりします。
ちなみに、これを非線形解析でやったらどうなるでしょうか？
最初の絵と同じですが、現実と合っているようです。
いずれにしてもなんでこんな風に答えが違っちゃうんでしょうか？
本日は、こんな違いがあるよ、ということをお話しするに留めて
次回以降は謎解きをしていこうと思います。
ではでは～
すでにあるCADに慣れていれば、何かはっきりとした理由がない限り他のCADには乗り換えたくないというのが人情だと思います。
例えばSOLIDWORKSを使っていて、十分に慣れていれば当面他のツールに移行したくないという人も多いと思います。
でも、3D CADが定着してきて次にシミュレーションをやりたいという時に二の足を踏むことがあるかもしれません。
すでにSOLIDWORKS Simulation持っているよ、という人にはこの後の記事は特に用はないかもしれません。でも、モデリングの機能しか無いという時に、シミュレーションの機能を足したくてもコスト面で難しいという場合があるかもしれません。
そんな時には、シミュレーションだけFusion360を使ってみてはどうでしょうか？
今回は、まずSOLIDWORKSの便利なファスナーフィーチャーで、リップと溝、それにスナップとフックを作成した後に、Fusion360にデータをエクスポートしてシミュレーション機能を使いながら形状を修正していくシナリオを考えてみました。
Fusion360はSOLIDWORKSのネイティブデータを変換なしに読むこむことができるので、このシナリオはとても便利かもしれません。
ということで、今回は以下の動画をご覧ください。
ではでは～
今回の記事は、思いっきり非線形解析でいきたいと思います。
非線形には、形状非線形、材料非線形がありますが、今回は両方とも扱うシートメタルフォーミングで、形状はFusion360で作成して、解析はMarcで行っています。
ご想像がつくと思いますが、上側の型を下方向に動かして2つの型ではさんで成形します。
要素は、ソリッドシェル要素と呼ばれる、見た目は六面体要素（ヘキサ要素）なのに厚み方向にちゃんと積分点をもっているシェル要素です。なお、要素を切ったのは板のみで型はソリッドのまま剛体のボディにしました。
題材としてはこんな感じです。
全体を通した挙動はこのブログの最後にリンクを貼っている動画をご覧ください。
2つの型の間に薄い金属製の板を配置しますが、対称条件を利用して全体の1/4だけをモデル化します。
で、今回はデモなのでいきなり解析結果にいきたいと思います。
とりあえず、押し始め。徐々に板が変形を始めます。
すでに板のかなりの部分が降伏応力に達してきています。
さらに進めると板が折れ曲がって、端のほうが大きく跳ね上がっていますね。
跳ね上がった部分が上側の型で徐々に下方向に押し付けられ始めています。
なんだか先端でクルッと丸まっちゃってるものがところがあります。
大丈夫なんでしょうか？
大丈夫でした。あと少しですね。
解析完了です。
型の剛体を非表示にして、成形された結果を見るとこんな感じ。
真上からみるとこんな感じ。
板の中央部が引っ張られているのがわかります。
全相当塑性ひずみですが、端っこに高い値が出ています。
最後に要素の肉厚を見てみます。
角の部分が一番薄くなっていますね。
動画はこちから。
このような成形などのような解析も承っておりますので、お問い合わせくださいませ！
お問合せには、こちらのお問合せフォームをご利用ください。
ではでは～
解析をやる上で意識するものの一つが降伏応力だと思います。
なんといっても設計しているものが壊れては困るわけで、特に靭性材料などは安全率の計算に降伏応力を使ったりしますね。
応力が降伏点に達した時、そこでその物体が破断するとかは壊れたりはしなくても、塑性、つまり永久変形してしまうと、あとは用をなさなくなってしまいます。
したがって、降伏点から先を意識することはあまりないと思います。
というわけで、今日は弾塑性解析をやってみて、どんな挙動になるのかを確認してみることにしました。
題材はこんなフックです。
このフックに荷重がかかることを想定します。
とりあえず、ジオメトリは3D CADで作って、パラソリッドでプリポストのMentatに持ってきました。
その形状に2次のテトラ要素を自動メッシュで作成しました。ちなみに要素数は約2000、節点数は約4000です。
あとは境界条件と材料物性の定義です。
拘束については、このフックの上の面上の節点を全拘束しました。
で、荷重は下向きに最大で200Nかかるようにします。
ただし、一旦最大まで載荷して、そのあとゼロになるように除荷するように設定して、最後にどのくらい永久変形が残るか見てみたいと思います。
（最大まで載荷した後に、ゼロまで戻す）
材料物性は、ヤング率とボアソン比はよくある210,000 MPaと0.3にしました。
バイリニアの物性定義にすることにして、降伏応力以降の応力ひずみの関係は以下のようにすることにしました。
で、解析実行しました。
最初の状態がこれ。
で変形が進み、
最大の荷重がかかるあたりで14mm近くも変形し、
荷重が0になっても、永久変形が8mmくらい残っています。
荷重がゼロに戻った時の全相当塑性ひずみがこんな感じです。
ちなみに、塑性が始まっていない時には、全相当塑性ひずみはゼロです。（当然ですが）
でも、最大の荷重の30％くらいかけた時には、
塑性がはじまっちゃってますね。
ちなみに、この時点のミーゼス応力は内側を中心に355MPaを超えてますから塑性の領域に入っていますから、もうこの時点で永久変形始まっちゃってますね。
ちなみにですが、この解析の流れは以下のYouTubeでも見ることができるので、ご覧くださいませ。
なお、5分過ぎくらいで解析結果の再生をしていますが、途中でガクンと変形してから、徐荷にしたがって戻るところも確認できます。
皆さん、こんにちは。
出張帰りの水野です。
事務所に戻ったら、イタリアから大きな3Dプリンターが届いていましたが、箱を開ける元気がありません。
さて、最近、ゆえあって色々なシミュレーションに手をつけております。
エラストマー材の解析もそうです。
かつての古巣の時によくやった非線形解析に久しぶりに足を踏み込んでおります。
やっぱり、時間がかかりますね。
例えば、このようなブーツもどきの解析。
複数の荷重ケースをかけるのが面倒くさかったので、斜め45度に荷重をかけて下の面は固定しています。
荷重としては10N程度だったのですが、デフォルトではいきなり解が発散してしまいました。
やはり、非線形はちゃんと設定しなければいけませんね。
ということで、せっかくなのでアニメーションなど・・・。
しかし、こんな単純なのでも、40分くらい解析時間がかかりました。
あ、やっぱりハードウェアにもっと投資しないと駄目なのかなあ。
あ、材料物性は実はちょっと適当です。
ムーニー・リブリンの定数を出すためのちゃんとした測定データが手元になかったので・・・。
ではでは～
