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。

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。

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。

「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。

「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。

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。

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。

「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。

「Contact」右クリック「Create」でダイアログを表示させます。

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。

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。

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。

「Steps」右クリック「Create」でダイアログを表示させます。

Static Stepを選び、「OK」をクリックします。

「BCs」右クリック「Create」でダイアログを表示させます。

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

さらに、プレートの裏面を固定します。

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。

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。

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。

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。

Overwriteの警告が表示されたら、「OK」をクリックします。

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。

次の警告が表示されたら「はい(Y)」をクリックします。

解析結果が表示されます。

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

前回の結果とほぼ同じ変位や応力の値が得られます。

参考文献

PrePoMax使用法解説-6.1 接触解析の基本(摩擦あり)
https://qiita.com/Sagittarius_Chiron/items/45ed17b099a280e4a3d3

ご参考になれば幸いです。