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Salome-Meca応力解析入門（片持ちはりの弾性応力解析（2次要素））
- 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：2次要素） 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 • 前回（線形要素編）を復習した上で，2次要素 の効果を体験する 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 固定端 等分布荷重 表 寸法，材料特性，荷重 はり長さ, L = 100 mm 板幅, b = 20 mm 高さ, h = 10 mm ヤング率, E = 200 GPa ポアソン比, n = 0.3 荷重, w = 1 N/mm （圧力 = 1/b MPa） x z
- 5. 境界条件 5 ・固定端を完全拘束 （DX = 0, DY = 0, DZ = 0） ・面グループ名：「Fix」 ・上面に均等圧力を負荷 ・面グループ名：「Load」
- 6. 予習（はりの弾性理論解） 6 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
- 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
- 24. 24 メッシュの作成 ② 条件を割当てる ③ 自動六面体 分割を選択 ① 名前をMesh_2に 変更
- 26. 26 メッシュの作成 ① 1Dタブを開く ② 設定（歯車マー ク）を開く ③ 局所長さ を選択
- 35. 35 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
- 37. 37 メッシュファイルの書き出し ① Mesh_2を 右クリック ② メッシュデータを エキスポート ③ MEDフォーマット （バイナリ）を選択
- 42. 42 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 1 ③ 線形弾性（Linear elastic）を選択
- 44. 44 ウイザードによるコマンドファイル作成 ① Mesh_2を 選択 ④ 次に進む ② Mesh_2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
- 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
- 47. 47 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 黄色い星のマークがついている解 析ケース Linear-staticを右クリック ③ 編集を開く ① 「＋」をクリックして， Asterのツリーを開く
- 52. 52 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 Beam2_mesh2に変更 ③ オブジェクトブラウザ上（メ モリ上）から Mesh_2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，既に保存して あるディスク上のメッシュファイル名 （Mesh_2.med）を指定してもよい
- 53. 53 解析の実行 ① 解析ケース Beam2_mesh2 を右クリック ② Runする
- 54. 54 解析の実行 ① 実行中
- 59. 59 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
- 60. 60 ① *.rmedファイル を開く ② ファイル名を確認 （ケース名.rmed） ③ OKする 結果ファイルの読込み
- 61. 61 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
- 63. 63 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 -3.661e-2 mm
- 64. 64 変形図の表示 ① Filtersを開く ② Commonを開く ③ Warp By Vectorを開く
- 65. 65 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
- 66. 66 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， 1.514e+01
- 67. 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，線形要素の時よりも理論解に 近く計算された • 理論解との比較は下表のとおり 67 理論解 線形要素 2次要素 自由端たわみ (mm) 最大応力 (MPa) 3.66e-2 3.75e-2 15.1 15.0 11.22.42e-2 絶対値 理論解との差 絶対値 理論解との差 2.46% -33.9% ‐0.67% ‐25.8% － － 表 片持ちはり解析における理論解と数値解の比較