問題の説明と使用されたモデル
FEMソルバーCalculiXのプリ・ポストプロセッサPrePoMaxの2D機能のデモです。
パイプ減速機の簡単な軸対称解析が示されています。
2次元解析の場合、ジオメトリはx-y平面（z=0）で作成する必要があり、軸対称モデルの場合、対称軸はグローバルy軸となります。
作者によるYouTube操作動画の内容をQiitaの記事にしました。
モデルの定義
CADモデルの読み取りとメッシュの生成
- PrePoMaxを起動し、「File」/「New」メニューから、問題の次元（2D Axisymmetric）と単位セット（mm, ton , s, ℃）を選択し、「OK」します。
- 「File」/「Import」でモデル「Pipe_reducer.STEP」を読み込みます。
- デフォルトのShell_part-1という名前を、より読みやすい名前、たとえばPipeに変更します。
- PipeのMeshing Parametersを以下のように変更してメッシュを生成します。
- Max element size：2mm
- Min element size：1mm
計算モデルの作成
- 材料の定義（S235）
- セクションを作成し、ソリッドセクションを選択し、断面形状に材料の割り当てを定義します。
- 静的解析ステップを定義します。
- 特定の場合の固定は、モデル軸（特定の場合はY軸）に沿った変位を拘束（U2=0mm）することになります。
- 「Set selection」ウィンドウで、「Edge angle」を選択し、内部のエッジに1MPaの圧力荷重を定義します。
計算と結果
計算を実行し、結果を表示します。
結果の3D視覚化を得る方法
PrePoMaxでは、上記のような結果、つまり実際のボディの部分を表示できます。
ここで、「エッジなし」アイコンをクリックすると、さらにメッシュが非表示になります
- 「FEモデル」タブに戻ります
- 要素結果のEF-Output-1、Output（2D/3D）の行で、デフォルトの2Dではなく、3Dを選択します。
- 計算を繰り返します。
- これで、結果がモデルセクションの背景に対して2°の傾斜角で表示されます。
- この角度は、「Results」/「Transformation」メニューで増やすことができます（または、「Transformation」ボタンをクリック）。
- CircularをActiveにします。
- 配列の次の断片の回転角度（2°）と繰り返し回数（45回）を指定します。これにより、最終的に2°×45=90°の回転角度を持つ形状が得られます。
- あとは回転軸の定義ですが、軸対称のモデルでは常にY軸となります。この軸の方向ベクトルの最初の点の座標（0,0,0）は、リストFirst axis point coordinatesにすでに与えられています。2つ目のリスト（第2軸ポイント座標）において、Y座標の値のみを任意の正の値に変更し、Z座標の値をリセットします。方向ベクトルがグラフィックウィンドウに表示されます。
- OKで適用します。
- 「No edge」ボタンでモデルのエッジが非表示になります。
- 「Tools」/「Setting」メニューで、「Post-processing」/「Defomation」/「Draw undeformed modle」を切り替えることで変形前のモデル形状の表示/非表示できます。