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よりおももき
5 years ago
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1 H25 創造設計演習 ~ 振動設計演習 1~ 1

ゆれない片持ち梁の設計振動設計演習全体 HP(2011 年度まで使用今は閲覧のみ ): http://hockey.t.u-tokyo.ac.jp/shindousekkei/index.

2 ゆれない片持ち梁の設計振動設計演習全体 HP(2011 年度まで使用今は閲覧のみ ): M4 取付ネジ 2 Xin 加振器 50mm 幅 30mm 材料 :A2017または ABS 樹脂計測点 :Xout 2mm? Hz CAD 所望の特性になるまで繰り返す? Hz 有限要素法ソフト ANSYS を用いた動特性解析 CAE ワイヤカット : 外形線を放電加工で切断 ( 母材 :A2017) CAM 設計ツールとして有限要素法を使う設計パラメータの探索最適化性能への影響評価設計ツールとしての正しい使い方 2

3 スケジュール振動 CAE 演習 (1): ANSYS 操作法の習得 (2D 静解析 ) SolidEdgeとの連携振動 CAE 演習 (2): モード解析周波数応答解析の習得振動設計演習 (1): コマンドを用いた解析 CADモデルの作成開始ワイヤーカット加工見学 (13:00から) 振動設計演習 (2)~(4) : CAD ANSYS 振動設計演習 (5) : CAD ANSYS + 最終設計案の提出 3

4 汎用有限要素法ソフトウェア ANSYS 静的構造解析流体解析動的構造解析破壊解析構造座屈解析静電場解析疲労解析圧電解析伝熱解析音響解析電磁場解析連成解析振動設計演習 ANSYS HP: 4

5 ANSYS 使用上の注意 ( 座席に注意 ) ANSYS はライセンス制度により厳密に管理 2 プロセス以上立ち上げないよう注意すること (2 回目以降, 座席の移動は禁止 ) スクリーン演習室入口 ANSYS 13.0 : 50 台節点数 :32,000

6 有限要素法 ( 静的構造解析 ) 力学的境界条件弾性体の変形与えられた境界条件のもとで弾性論をベースとした偏微分方程式を解く問題節点要素変位境界条件解析対象を有限の要素に離散化し隣り合う要素を節点によって結合して近似を行い未知量を数値計算 ( マトリックス計算 ) によって求める手法詳細原理は水曜 2 限講義有限要素法 6

7 解析手順 1 ELEMENTS プリプロセッサ解析モデルの作成 Y Z X 要素選択と要素分割材料定数の入力境界条件の設定 1 NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =1 TIME=1 UY (AVG) RSYS=0 DMX =1.14 SMN = ポストプロセッサ Y 解析の実行 MX Z X MN 解析結果の表示

8 単位系 Ansys: 決まった単位系はなく自分が定める単位系に対して物性値を設定 SolidEdge が mm 系のため mm-n-sec 系をここでは使うこととする 8

9 課題 1 ~2D 片持ち梁のたわみ解析 ~ P=100 N y A h =5 mm x L = 90 mm b =10 mm 物理モデル : 平面応力要素 : ソリッド四辺形 8 節点材料 (S45C): ヤング率 E = 205GPa, ポアソン比 ν= 0.3 単位系 : 長さ [mm] 力 [N] 応力 [MPa] 境界条件 : 左端 xy 方向変位拘束点 A でのたわみ v を求め材料力学の式と比較せよ ν = 9

10 材料力学参考資料

11 ANSYS の立ち上げ (1) スタートすべてのプログラム ANSYS 13.0 ANSYS Product Launcher シミュレーション環境 ANSYS ラインセンス ANSYS Academic Teaching Introductory ( 初回のみ ) プリファレンスをクリックし ANSYS 言語を ja とする 11

12 ANSYS の立ち上げ (2) プリファレンスをクリック 1 ワーキングディレクトリの作成 C: ドライブに新しく CAE などのフォルダを作成 CAE 以下に ( 学生証番号 t*****) フォルダを作成ワーキングディレクトリ欄参照から作成した C: CAE t***** フォルダを指定 2 ジョブネーム ( 作成ファイルの名前 ) の指定適当な名前でよいただし英数字 8 文字以内 12

13 データの途中保存をするには? 13

14 データの途中再開読み込みをするには? 14

15 解析モデルの作成総合プリプロセッサモデリング作成エリア四角形 2 対角点原点座標 Width: 四辺形幅 Height: 四辺形高さ 15

16 要素選択総合プリプロセッサ要素タイプ追加 / 編集 / 削除 16

17 要素選択ソリッド PLANE183 を選択ソリッド四辺形 4 節点ソリッド四辺形 8 節点要素内補間変位形状を二次式で近似するため精度が高い 17

18 要素選択 ~ 要素オプション属性設定 ~ 2D の場合で設定する平面ひずみ要素? 平面応力要素? 平面応力 + 厚さを選択 18

19 要素選択 ~ リアルコンスタント ( 厚さ ) の設定 ~ 総合プリプロセッサリアルコンスタント追加 / 編集 / 削除厚さ入力 19

20 要素分割 ( フリーメッシュ ) 総合プリプロセッサメッシュメッシュツールスマートサイズにチェック下のバーを調節することでメッシュ密度を自動調整できるメッシュ密度高計算精度高計算時間高 Ansys には節点要素数制限があるので要注意! Mesh をクリック 20

21 要素分割 ( つづき ) 分割失敗限度数越え再メッシュ分割成功 1 ELEMENTS 分割したいエリアを選択 Y Z X 21

22 材料定数の入力総合プリプロセッサ材料特性材料モデル構造線形弾性等方性 EX: ヤング率 PRXY: ポアソン比入力後は材料モデルの定義は閉じてよい 22

23 境界条件の設定 ( 拘束条件 ) ソリューション荷重定義定義構造解析拘束 / 変位ライン左端 (x=0) のラインを矢印で選択見にくければ拡大等を行う 23

24 境界条件の設定 ( 拘束条件 ) この問題では全自由度を VALUE 変位量 0 として拘束固定端条件 24

25 境界条件の設定 ( 荷重条件 ) ソリューション荷重定義定義構造解析力 / モーメント節点右上の節点を矢印で選択 25

26 境界条件の設定 ( 荷重条件 ) この問題では y 方向下向きに荷重をかける ( マイナスで下向き ) 26

27 解析の実行解析の実行の前に SAVE_DB をクリックして途中経過を保存しておくソリューション解析の実行現荷重ステップ 27

28 解析結果を見る ~ 変形形状 ~ 総合ポストプロセッサ結果 - グラフィック変形形状 1 DISPLACEMENT STEP=1 SUB =1 TIME=1 DMX =1.14 Y Z X 28

29 解析結果を見る ~ たわみ分布 ~ 総合ポストプロセッサ結果 - グラフィックコンター表示節点解自由度解 Y 成分変位 1 NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =1 TIME=1 UY (AVG) RSYS=0 DMX =1.14 SMN = Y MX Z X MN 節点解応力 x 成分応力とすれば σ x 応力分布が表示される 29

30 解析結果のチェック変形形状のチェック剛体運動回転運動していないか? オーダーエスティメーション正しい単位系が入力されているか? 理論解と一致しているか? メッシュの精度適切な近似がなされているか? 特異点の有無 30

31 解析の終了ファイル終了形状 + 荷重データを保存にする 31

32 メモページ

33 課題 2 ~3D 片持ち梁のたわみ解析 ~ z y Z Y X x 72 N L=72 mm A h=4 mm b=8 mm 要素 : ソリッド四面体 10 節点材料 (S45C): ヤング率 E = 205GPa, ポアソン比 ν= 0.3 単位系 : 長さ [mm] 力 [N] 応力 [MPa] 境界条件 : 左端 xyz 方向変位拘束点 A でのたわみを求め材料力学の式と結果を比較せよ 33

34 解析手順 2D モデルからの変更点解析モデルの作成 3D データを SolidEdge で作成要素分割四面体要素を使用 (SOLID10 節点 92) 材料定数の入力境界条件の設定拘束をエリアで設定解析の実行解析結果の表示 34

35 SolidEdge からの取り込み単位系を統一することソリッドエッジ : mm 単位系 Ansys: 単位系はなく自分の定める単位系に対しての物性値を設定 Ansys との IGES ファイルフォーマットの 3D データでやり取りすることファイル名前をつけて保存ファイルの種類 : IGES を選択オプションをクリック 35

36 SolidEdge からの取り込み単位にミリメートルを指定! 36

37 SolidEdge からの取り込み 37

38 SolidEdge からの取り込み ANSYS から IGES を読み込むファイルインポート IGES ファイルを指定正しく読み込めれば 3D ボリュームが表示される 38

39 要素選択 (3D) ソリッド四面体 10 節点 92 を選択ソリッド四面体 10 節点複雑な CAD 形状の自動分割に適しているただし 3D での節点要素数は 2D に比べ飛躍的に増加することに注意! 39

40 境界条件の設定ソリューション荷重定義定義構造解析拘束 / 変位エリアとすれば面での指定もできる 40

41 課題 3 ~3D 単純支持梁のたわみ解析 ~ 三次元問題では境界条件がより複雑になる剛体運動回転運動していないか? 正しい境界条件の下解析をせよ p = 1 N/mm 2 ( 分布荷重 ) z y Z Y X x L =72 mm h = 4 mm b = 8 mm 材料 (S45C): ヤング率 E = 205GPa, ポアソン比 ν= 0.3 解答 ) 最大たわみ 0.32 mm 41

42 ソリューション荷重定義定義構造解析圧力エリア分布荷重のかけ方上面を選択して分布荷重の値を入力 42

PowerPoint プレゼンテーション

PowerPoint プレゼンテーション Digital Engineering 演習第 3 回振動設計其の 1 前田波田野諸山中根石川 1 振動設計演習の目的 CAX によるものづくりフローの経験構造解析によるたわみ量解析振動モード解析周波数応答解析の習得構造形状と振動特性の関係を理解 CAX CAD: Computer Aided Design CAE: Computer Aided Engineering CAM: