FEMAP利用マニュアル（基本編）

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1 FEMAP 利用マニュアル ( 基本編 )Ver.1.0 目次 0. 本文で使用する記号 はじめに 解析モデルを作る 形状を作る 物性を決める 要素を分割する 荷重などを設定する 解析する データを転送する 解析する 結果を見る データを読み込む 表示する 白黒表示にする

2 0. 本文で使用する記号プルダウンメニューは [ ] を用いて示す. 例えば [File] [Save As] といった具合に表示する. ボタンの場合は 箱で囲って示す. 例えば ここで OK を押す といった具合に表示する 1. はじめに FEMAP は 有限要素法による解析を行なう為のモデルと 結果を見るツールである. 解析を行なうツー ルは PHOTON と呼ばれるツール群である. これらのツールで出来ることは (1) 応力解析 (2) 電磁界解析 (3) 熱伝導解析 の三つである FEMAP による解析は 次の三つのステップで行なう. 解析モデルを作る (Modeling) 解析する (Analyze) 結果を見る (Post-processing) 基本編では シンプルなモデルに対する応力解析を行なう手順を説明する

3 2. 解析モデルを作る 解析モデルを作るには 次の四つのステップが必要である. 形状を作る 物性を決める 要素を分割する 荷重などを設定 (Geometry) (Property) (Mesh) (Load etc.) 2.1 形状を作る 今回は 次に様な形状を作成する. 銅版 Z Y X 100mm 5mm 銅の物性 密度 8920 kg/m 3 ヤング率 [Pa] ポアソン比 mm まず [Geometry] [Volume] [Corners] を選択する. すると というウインドウが表示される. 一つの座標を入力するごとに OK を押し すべて入力し終われば Cancel を押す. 今回のモデルで入力するデータは (X,Y,Z) (0,0,0) (50e-3,0,0) (50e-3,100e-3,0) (0,100e-3,0) (0,0,5e-3) (50e-3,0,5e-3) (50e-3,100e-3,5e-3) (0,100e-3,5e-3) - 3 -

4 となり この順番で入力してゆく ( 座標は物体が捩れない様 順序良く入力する必要がある ). 括弧の中身は (x,y,z) で 長さの単位は [m] である. すると 青緑色で表示された四角形が現れる. マウス のローラを用いる事で拡大 縮小できるので 見やすい大きさに拡大しておく. 見る方向を変える場合は F8 キーまたは [View] [Rotate] を選択する. すると 平面方向から見る 三次元方向から見る というウインドウが表示される 後は見たい方向のボタンを押せばよい. 以下は 拡大後 Dimetric を押 したものである. 画面の中心にモデルを表示させる場合は [View] [Center] を選択し モデルの中心をクリックして OK を 押せばよい 2.2 物性を決めるまず 物性データを作成する. [Model] [Material] を選択する. すると - 4 -

5 というウインドウが表示される. ここで Title のところに物性データの名前 ( 今回は copper) Young s Modules, E のところにヤング率 ( 今回は 12.98e10) Poisson s Module のところにポアソン比 ( 今回は 0.34) Mass Density のところに密度 ( 今回は 8920) を入力し OK を押す. 連続して聞いてくるので Cancel を押す. 次に 作成した形状に物性データを適用する ( 正確には 形状の名前に物性データを登録する作業 ). [Model] [Property] を選択する. すると というウインドウが表示される. ここで Title のところに作成した形状の名前 ( 今回は Cu Board) を入力し Material という文字の横にあるメニューから 先ほど作成した物性データを選択する. そして Elem/Property Type というボタンを押し Volume Elements というカテゴリの Solid を選ぶ. 最後に OK を押す. 連続して聞いてくるので Cancel を押す

6 2.3 要素を分割する する ). ここでは 作成した形状を 小さな要素 ( メッシュ ) に分割する ( 有限要素法では この要素ごとに計算 まず [Mesh] [Mesh Control] [Size Along Curves] を選択する. すると というウインドウが表示される. 作成した形状の各辺にカーソルを持ってゆくと 辺が青緑から赤に変わる. ここでマウスを左クリックすると その辺がメッシュを切る辺に選択される. まずは 上面と下面の八辺をマウスで選択する. 選択を間違えた場合は ウインドウ内の Delete を押して削除し 選択しなおす. 選択し終わったら OK を押す. すると というウインドウが表示される. ここの Number of Elements のところに分割数を入力し ( 今回は 10) OK を押す. すると 先ほど選択した辺に白い点が表示される. ここが分割する点になる. 続いて 側面の四辺について先ほどと同じ操作を行なう ( 今回は側面の辺が短いので 分割数は 5). 連続して聞いてくるので Cancel を押す. 最後に このメッシュを作成した形状に適用する為に を選択する. すると [Mesh] [Geometry] [Volume] - 6 -

7 というウインドウが表示される. 作成した形状にマウスカーソルを移動すると 形状全体が赤くなる. こ こで 左クリックするとメッシュを適用する形状に選択されます.OK を押すと というウインドウが表示される. ここで Property という文字の横にあるメニューから 作成した形状の名 前 ( ここでは Cu Board) を選択し OK を押す. すると モデルがこのような表示になる. 2.3 荷重などを設定する 今回は 下図のように固定し 荷重をかける. この操作をする前に モデルの表示を XY にしておく. Y 50N 選択範囲 固定する X - 7 -

8 まず 固定点を登録する. [Model] [Constraint] [Set] を選択する. すると というウインドウが表示される. ここで Title に固定点の名前を入れ ( 今回は Fix Pos) OK を押す. 次に 固定点を選択する. [Model] [Constraint] [Nodal] を選択する. 今回は 材料の下面を固定するので 下の要素すべてを選択する. この時 Shift キーを押しながらマウ スでドラッグして選択すると 選択したポイントから一番奥のポイントまですべて選択できる. 選択したポイ ントは で囲まれる.OK を押すと というウインドウが表示される. ここで Fixed ボタンを押す事で 先ほど選択した部分は どの方向に も動かなくなる.OK を押すと 続けて座標入力のウインドウが表示されるので Cancel を押す. 続いて荷重点を入力する. まず 荷重点を登録する. [Model] [Load] [Set] を選択すると 固定点の設定時と同様のウインドウが表示される. ここで Title に荷重点の名前を入力 ( 今回は Force Pos) する. 続いて 荷重点を選択する. [Model] [Load] [Nodal] を選択すると 固定点の設定時と同様のウインドウが表示されるので 固定点の時と同じように 荷重を加える点を選択する.OK を押すと - 8 -

9 というウインドウが表示される. 今回は X 方向に 50N 加えるので Load というカテゴリから FX の 項目だけにチェックを入れ 値を入力する ( 今回は 50). 単位は [N] である. 連続して聞いてくるので を Cancel を押す. すると 次のような表示になる. これで 解析モデルを作る作業 (Modeling) は終了である

10 3. 解析する 解析するには 二つのステップが必要である. データを転送する ( 解析ツールに渡す ) 解析する (Analyze) 3.1 データを転送するまず [File] [Export] [FEMAP Neutral] を選択する. すると ファイルを選択するウインドウが表示される. ここで C: PHOTON GO というディレクトリに移動し input.neu というファイルを選択して Write を押す. 上書きするかどうかを聞いてくるので はいを押す. すると というウインドウが表示される.Write Analysis Model と Expand Geometric Loads and Constraints のところだけチェックを入れ Version を 5.0 にし OK を押す. 3.2 解析する ここでは PHOTON の応力解析ツール PHOTO-ELASJW を用いる. まず ディスクトップにある ELASJW というアイコンを左クリックして起動する. すると 次のような画面になる

11 ここで INPUT FILE FLAG と聞いてくるので 1 を入力する. 次に INPUT FREQUENCY(Hz) と聞いてくるので 0 を入力する. すると 解析が始まり 大量の数値が表示される. そして 自動的に終了する. この時 C:PHOTON GO のディレクトリに output.neu というファイルが作られる. これが 解析結果である. 4. 結果を見る 結果を見るには 次の二つのステップが必要である. データを読み込む ( 解析結果を読む ) 表示する (Post-processing) 4.1 データを読み込むまず [File] [Import] [FEMAP Neutral] を選択する. すると

12 というウインドウが表示される.Read Output だけを選択し OK を押す. 4.2 表示する次に [View] [Select] または F5 キーを押すと 変形を見る 応力の視覚化 というウインドウが表示される.Deformed and Contour Data を押すと というウインドウが表示される. ここで Deformation と Contour という文字の下にあるプルダウンメニューから 100. Total Translation (REAL) を選択し OK を押す. すると 応力の大きさを色で塗り分けられ 変形した画像が得られる. これで 引っ張りにより銅版が曲げられ 何処にどの程度の応力が加わっているかを視覚的に見る事が出来る

13 4.3 白黒表示にする 得られる画像がカラーで色分けされている為 白黒印刷などを行った場合 表示が分かり難くなる. そこ で 表示を白黒にする必要がある. まず [View] [View Options] を選択するか F6 キーを押す すると というウインドウが表示される.Category 内の Post Processing にチェックを入れ Options から Contour/Criteria Levels を選択する. すると 上図右側の表示が現れる.Set Levels を押すと 次のような ウインドウが表示される

14 ここで Reset Gray を押し OK を押す. すると View Options の表示に戻るので OK を押す. 以 下に表示結果を示す