目的

シェル要素を用いたモーダル解析

この資料はオープンCAE勉強会＠岐阜で公開されているFS氏ご提供の「SALOME-Mecaの使用法解説：10.0モーダル解析」をSalome-Meca 2019（Code_Aster 14.4）を用いてシェル要素（1次）で実行しました。

ジオメトリ

Salome-Meca 2019を起動します。
Shaperモジュールを起動します。

Sketchを使用してワイヤーを作成します。

新規Partを作成します（メニューより、Part/New Part）。
スケッチの作成を開始します（メニューより、Sketch/Sketch）。
ビューでXOZ平面を選択します。
「Sketch」プロパティパネルの「Set plane View」ボタンをクリックします。
四角形を作成します（メニューより、Sketch/Rectangle）。
ビュー内の2つのポイントを選択し、四角形を作成します。
四角形の左端と原点を一致させます（Skethc/Coincident）。
Skechツールバーの「Length」ボタンから寸法拘束を作成します。
Y方向を「100」、Z方向を「20」に設定します。
Skechプロパティパネルの「Apply」ボタンをクリックして、スケッチの作成を終了します。

Faceを作成します。

Face1を作成します（メニューより、Build/Face）
オブジェクトブラウザでSketch_1を選択します。
プロパティパネルの「Apply」ボタンをクリックします。

グループを設定します

グループを設定します（Features/Group）。
Nameを「fix」に設定、Typeに「Edge」を選択、X=0上の線を選択し、「Apply and continue」をクリックします。
Nameを「divZ」に設定、Typeを「Edge」を選択したままで、X=0、X=100上のＺ方向の2線を選択し（SHIFTキーを押しながら）、「Apply and continue」をクリックします。
Nameを「shell」に設定、Typeに「Faces」を選択、ビュー内の「Face_1_1」を選択、「Apply」をクリックします。

GEOMモジュールにエキスポート

グループ設定をGEOMモジュールにエキスポートします（メニューより、Features/Export to GEOM）

メッシュ

Meshモジュールを起動します。

Mesh_1を作成：（メニューより、Mesh/Create Mesh）

ジオメトリ：Face_1_1
2Dアルゴリズム：自動四角形メッシュ化（Quadrangle:Mapping）
1Dアルゴリズム：セグメント数=20
ダイアログをApplyし、Mesh_1をComputeします。

サブメッシュを作成：（メニューより、Mesh/Create Sub-mesh）

メッシュ：Mesh_1
ジオメトリ：divZ
アルゴリズム：Wire Discretisation
Hypothesis（仮設）にNumber of Segmentsを設定（4分割、等分布）します。
Mesh_1をComputeします。

ジオメトリよりグループを作成します（メニューより、Mesh/Create Groups from Geometry）

メッシュ：Mesh_1
Elements：Geometryのfix、shell
ダイアログを「Apply and Close」します。

Asterコマンドファイルを作成

Asterコマンドファイルの雛形作成

AsterStudyモジュールを起動します。

アシスタントも用いてコマンドファイルの雛形を作成します（メニューより、Operations/Add Stage with Assistant/Modal analysis）

メッシュ：Mesh_1
解析モデル：3D（のちほどDKTに変更します）
材料定数：
- ヤング率：132000
- 質量密度：8.96e-9
- ポアソン比：0.343
拘束条件：
- グループ：fix
- DX=DY=DZ=0
固有モード探索の基準：「N first eigenmodes」を選択、周波数の数を「5」に設定
結果ファイル（.rmed）の保存場所を指定します。

Asterコマンドファイルを修正

有限要素モデルを3DからDKTに変更します。

有限要素の選択

model = AFFE_MODELE(AFFE=_F(MODELISATION=('DKT', ), # シェルを指定
                            PHENOMENE='MECANIQUE',
                            TOUT='OUI'),
                    MAILLAGE=mesh)

shellグループに板厚を設定します（メニューより、Commands/Model Definition/AFFE_CARA_ELEM）。

シェルの設定

elemprop = AFFE_CARA_ELEM(COQUE=_F(EPAIS=10.0, # シェルの厚さを設定
                                   GROUP_MA=('shell', )),
                          MODELE=model)

境界条件に回転自由度を追加します。
**LIAISON='ENCASTRE'**を用いて全自由度拘束でも可能です。

mecabc = AFFE_CHAR_MECA(DDL_IMPO=_F(DRX=0.0, # 追加
                                    DRY=0.0, # 追加
                                    DRZ=0.0, # 追加
                                    DX=0.0,
                                    DY=0.0,
                                    DZ=0.0,
                                    GROUP_MA=('fix', )),
                        MODELE=model)

モーダル解析の前処理を修正

モーダル解析の前処理

ASSEMBLAGE(CARA_ELEM=elemprop, # 追加
           CHAM_MATER=materfl,
           CHARGE=(mecabc, ),
           MATR_ASSE=(_F(MATRICE=CO('rigidite'),
                         OPTION='RIGI_MECA'),
                      _F(MATRICE=CO('masse'),
                         OPTION='MASS_MECA')),
           MODELE=model,
           NUME_DDL=CO('numeddl'))

結果の出力を修正します。

結果出力

IMPR_RESU(FORMAT='MED',
          RESU=_F(CARA_ELEM=elemprop, # 追加
                  RESULTAT=result),
          UNITE=80)

結果（変形の形状）

1次：630.2Hz

2次：1225.34Hz

3次：3946.98Hz

4次：6167.8Hz

5次：6633.12Hz

ソースコード

以下にソースコードを示します。

ここから（1次メッシュの場合）

DEBUT(LANG='EN')

mesh = LIRE_MAILLAGE(FORMAT='MED',
                     UNITE=20)

model = AFFE_MODELE(AFFE=_F(MODELISATION=('DKT', ),
                            PHENOMENE='MECANIQUE',
                            TOUT='OUI'),
                    MAILLAGE=mesh)

elemprop = AFFE_CARA_ELEM(COQUE=_F(EPAIS=10.0,
                                   GROUP_MA=('shell', )),
                          MODELE=model)

mater = DEFI_MATERIAU(ELAS=_F(E=132000.0,
                              NU=0.343,
                              RHO=8.96e-09))

materfl = AFFE_MATERIAU(AFFE=_F(MATER=(mater, ),
                                TOUT='OUI'),
                        MODELE=model)

mecabc = AFFE_CHAR_MECA(DDL_IMPO=_F(DRX=0.0,
                                    DRY=0.0,
                                    DRZ=0.0,
                                    DX=0.0,
                                    DY=0.0,
                                    DZ=0.0,
                                    GROUP_MA=('fix', )),
                        MODELE=model)

ASSEMBLAGE(CARA_ELEM=elemprop,
           CHAM_MATER=materfl,
           CHARGE=(mecabc, ),
           MATR_ASSE=(_F(MATRICE=CO('rigidite'),
                         OPTION='RIGI_MECA'),
                      _F(MATRICE=CO('masse'),
                         OPTION='MASS_MECA')),
           MODELE=model,
           NUME_DDL=CO('numeddl'))

result = CALC_MODES(CALC_FREQ=_F(NMAX_FREQ=5),
                    MATR_MASS=masse,
                    MATR_RIGI=rigidite,
                    OPTION='PLUS_PETITE')

IMPR_RESU(FORMAT='MED',
          RESU=_F(CARA_ELEM=elemprop,
                  RESULTAT=result),
          UNITE=80)

FIN()