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有限要素法概論 知っていると結果に差が出ます。

当資料の無断転載を禁ず。 ©CADLAB, 2009


実物から有限要素モデルへ 30mm

厚さ2mm

実物 90mm

要素分割 5

節点番号と 要素番号

6

101

1

7

102

2

8 要素 番号

103

3

4

節点 番号

2


三大有限要素 棒状

板状

カタマリ状

Bar要素 要素 はり要素

Shell要素 要素 板要素

Solid要素 要素 立体要素

イメージ

有限要素 有限要素の 名称(呼び方)

模式図

3


パワー系のソリッド要素

円筒管

四面体に よる分割

五面体に よる分割

六面体に よる分割 4


シェル要素は中立面の上に 中立面

10ミリ 10ミリ

板の接合部で は、中立面の 抽出が面倒。

5


三大有限要素まとめ 棒状のもの

板状のもの

カタマリ状のもの

実際ののモノ トポロジジー 要素の種類 6


剛体要素(リジッド要素)  節点の自由度と他の節点の自由度を極めて 剛性の高い棒要素(線材)で連結する。 剛性の高い棒要素(線材)で連結する  自由度のリリースの仕方によって様々な状態 を表現できる。

1:1 節点

節点

多:1

多:多

端部のソケット部に モーメントをかける

ボルト部分 を拘束する 7


要素の種類と次数 バー要素

シェル要素

ソリッド要素

棒(線)

三角形

四角形

六面体

五面体

四面体

Bar

Tria

Quad

Hexa

Penta

Tetra

1次 22次 自動メッシュ

中間節点

8


テトラ1次要素と2次要素の精度 1.6 1.4

理論解:1.4

1.2 1 08 0.8

 考察

0.6 0.4 30mm

14mm

7mm

3mm

 1次要素は2次要 素より精度が悪い。  1次要素でも要素を 細かくしていけば精 度が上がってくる。  1次要素は『硬め』。 9


解析品質:メッシュ・サイズ 端固定

荷重1N

解析1回コッキリ 1回コッキリでは それが 1回コッキリでは、それが 正しいかどうかわからない!

様々なメッシュ・サイズで分割

1

要素長

2

3

4

1.8

2

要素長

1.5

1.6

1 要素長

0 75 0.75

5

要素長

6

要素長

0.6

0.5

最大変形量

4

要素長

6

5

6

3

1.4

3

5

12 1.2

2

1

0.8 0.6 0.4 02 0.2

1

0 1

2

3

4

10


構造解析3つの要素 拘束 モノを表現する

構造

構造 荷重

応力 モノを固定する

モノにかかるチカラ

拘束

荷重 境界条件 11


「拘束」の定義方法 Y

Ry Rz

RX

Y

Z

並進

回転

固定=変位0mm=動かない (値を入れると強制変位) 自由=フリー=動く

節点

Z

X

X

「固定」と「自由」の組合せで、さまざまな 拘束条件を定義できる 拘束条件を定義できる。 12


さまざまな状況を表わす拘束条件 y クランプ 完全拘束

x

X

Y

Z

並進

固定

固定

固定

回転

固定

固定

固定

X

Y

Z

並進

固定

固定

固定

回転

フリー フリ

フリー フリ

フリー フリ

X

Y

Z

並進

フリー

固定

固定

回転

固定

固定

固定

y ボールジョイント 回転自由

x

y x

スライダ 軸方向自由

13


解析工房の有限要素法テキストサンプル