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PrePoMax Ver2.0の操作メモ(接触の練習)

Last updated at Posted at 2024-01-06

はじめに

先日の記事

の解析では、「門型フレームが床に接する部分の上下方向の変位を0とする」という境界条件を設定していましたが、今回は、この条件の代わりに、「門型フレームが床(プレート)に接している」という条件を設定して解析を行いました。

操作メモ

PrePoMaxを起動して「New model」をクリックします。単位系で「mm, ton, s, ℃」を選択し(デフォルトで選択されていると思います)「OK」をクリックします。
ここで、解析で用いるモデルは以下のアドレスのframe1-4.stepとBasePlate.stepです。

「Import file」をクリックして、これらのモデル(frame1-4.stepとBasePlate.step)を読み込みます。
二つのファイルの読み込み.jpg

メッシュを作成します。「Mesh Setup」右クリック「Cerate」でダイアログを表示させ、「Meshing Parameters」で「Mesh size」のMax element sizeを2.5mmにします。この2.5mmという値は過去の記事のメッシュサイズと同じにするためです。shiftキーを押しながら二つのモデル(フレームとプレート)をクリックして選択した状態にして、ダイアログの「OK」をクリックします。
SelectedMeshingParamters_AllSelected.jpg

Solid_part-1とSolid_part-2を選択して右クリックでメニューを表示させ「Create Mesh」をクリックします。
CreateMesh.jpg

「Material」右クリック「Create」でダイアログを表示させて、ElasticityのElasticを⇒で右の枠に移動させてから、材料のヤング率とポアソン比を設定します。ここでは鋼材の一般的なヤング率とポアソン比としました。
CreateMaterial.jpg

「Selections」右クリック「Cerate」でダイアログを表示させ、Typeを「Solid Section」として、二つのモデル(フレームとプレート)をクリックして選択した状態にして、ダイアログの「OK」をクリックします。
CreateSection-Frame.jpg

フレームとプレートで接触する面に名前を付けます。まず、プレートの上面に名前を付けます。「Surface」右クリック「Create」でダイアログを表示させ、「Name」をSurface-Plaetとして、プレートの上面を選択してからダイアログの「OK」をクリックします。
Surface-Plate.jpg

次いで、フレームの底面に名前を付けます。フレームの底面を選択できる状態にするため、下図のようにしてプレートを非表示にします。
Plate非表示.jpg

「Surface」右クリック「Create」でダイアログを表示させ、「Name」をSurface-Frameとして、フレームの底面を選択してからダイアログの「OK」をクリックします。
Surface-Frame.jpg

「Contact」右クリック「Create」でダイアログを表示させます。
Contacts-SurfaceInteractions-Create.jpg

接触の条件を設定します。AvailableからSurface BehaviorとFrictionを⇒で右の枠に移動して、それぞれのPropertiesを設定します。ここでは、以下のダイアログのように設定しました。
CreateSurfaceInteraction-SurfaceBefavior.jpg

CreateSurfaceInteraction-Friction.jpg

次いで、接触面を設定します。「Contact Pairs」右クリック「Create」でダイアログを表示させます。
ContactPairs-Create.jpg

Master RegionとSlave Regionに、先ほど名前を付けた面を設定します。ここでは、Masterはプレート、Slaveはフレームに設定しています。
CreateContactPair2.jpg

「Steps」右クリック「Create」でダイアログを表示させます。
Steps-Create.jpg

Static Stepを選び、「OK」をクリックします。
CreateStep.jpg

「BCs」右クリック「Create」でダイアログを表示させます。
BCsCreate.jpg

Displacement/Rotarion でフレームの対称面の変位を0に設定します。
BC1.jpg

BC2.jpg

さらに、プレートの裏面を固定します。
BC3.jpg

荷重を加えます。「Loads」右クリック「Create」でダイアログを表示させます。
Loads-Create.jpg

フレームのエッジの各接点に下向きに12.2Nの荷重を加えます。このエッジには41個の節点があり、各接点に12.2Nずつ加えると、エッジにかかる全荷重は12.2N×41≒500Nになります。
CreateLoad.jpg

解析を実行する準備ができましたので、「File」「Save As」で名前を付けて保存しておきます。
名前を付けて保存.jpg

解析を実行します。「Analysis(1)」-「Analysis-1」右クリックでRunをクリックします。
Analysis1-Run.jpg

Overwriteの警告が表示されたら、「OK」をクリックします。
Overwrite-yes.jpg

解析中はダイアログが表示されます。解析が終了したら「Results」をクリックします。
解析終了-Resultsをクリック.jpg

次の警告が表示されたら「はい(Y)」をクリックします。
警告をYes.jpg

解析結果が表示されます。
結果U3.jpg

結果S11.jpg

これらの結果を見ると、前回の結果に比べて変位や応力の値がやや小さくなっていますが、これは、接触面による摩擦のためと考えられます。試しに、以下のように摩擦係数「Friction coefficient」を小さくして再解析すると
摩擦係数を小さくして再解析する.jpg

前回の結果とほぼ同じ変位や応力の値が得られます。
再解析の結果U3.jpg

再解析の結果S11.jpg

参考文献

ご参考になれば幸いです。

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