はじめに

前回FreeCADで作成したモデルをPrePoMaxに読み込ませて、等分布荷重を受ける両端支持梁の曲げ応力とたわみを計算しました。

梁の寸法と荷重位置

図1に示します。材料は鋼（ヤング率210GPa、ポアソン比0.30）とします。荷重は単位長さ当たり1N/mmとします。梁全体には1000Nの荷重が加わっていることになります。

図1　等分布荷重を受ける両端支持梁の寸法

使用したモデルと境界条件

前回FreeCADで作成した1/4モデル（幅と長さをそれぞれ1/2としたモデル）を使います。荷重のかけ方以外の境界条件とメッシュサイズは前回と同じ（最大サイズ5mm）です。荷重は20mm×500mmの面全体に250Nを加えます（SurfaceTractionを使用）。図2に1/4モデルと設定した境界条件を示します。

図2　1/4モデルの境界条件の設定

結果

図3に示しました。
Z変位の最小値が-2.33 mm（下方向に最大値）、X軸方向の応力の最大値が46.88MPaとなりました。材料力学による理論値は変位が2.33mm、応力値が46.88MPaですので、理論値と一致した結果が得られました。X軸方向の応力の最小値も-46.88MPaと理論値と一致しました。
なお、PrePoMaxには図4に示すように結果を対称表示する機能もあります。

図3　等分布荷重を受ける両端支持梁の1/4モデルのX軸方向の垂直応力の計算結果

図4　結果の対称表示