Autodesk Inventor シミュレーションホワイトペーパー Autodesk Inventor の検証 はじめに この文書では Autodesk Inventor 2010 のでのと実験結果または分析結果との比較を行ったいくつかの事例を紹介します 各事例は 参考文献などの複数の項目で構成されています この文書には 応力 変位 固有振動数 焼ばめ接触部の接触圧力の比較結果が記載されています すべての事例で国際単位系 (SI) を使用しています
1. 引張荷重下の円柱 この事例では 引張荷重をかけた円柱を調査します 円柱の長さは 140 直径は 18 です 固定拘束を円柱の片端に追加します 40000 N の一定の引張荷重を円柱のもう一方の端に適用します 207.0 L = 140 D = 18 最大変位 0.1049 0.1046-0.29% *: 参考文献 : J.M. Gere Mechanics of Material Brooks/ Cole 2001 年 F = 40000 N 2. 引張荷重下の溝付き円柱 変位は 引張荷重をかけた溝付き円柱に関するものです 円柱の長さは 200 直径は 24 です 円柱の中央に 以下の画像に示すの溝があります 固定拘束を円柱の片端に追加します 20000 N の一定の引張荷重を円柱のもう一方の端に適用します 207.0 D = 24 d = 20 r = 0.9 t = 2 L ( 長さ ) = 200 t=(d-d)/2 最大変位 4.210e-2 4.254e-2 1.05% *: 参考文献 : R.E. Peterson Stress Concentration Factors John Wiley & Sons 1974 年 F = 20000 N 2
3. 引張荷重下のショルダフィレット付き円柱 変位は 引張荷重をかけたショルダフィレット付き円柱に関するものです 円柱は 2 つの接続された同軸部分で構成されています 大きいほうの直径は 12 その部分の長さは 40 です 小さいほうの直径は 8 その部分の長さは 180 です 2 つの部分の間には 半径 0.5 のフィレットがあります 固定拘束を円柱の片端に追加します 3000 N の一定の引張荷重を円柱のもう一方の端に適用します 207.0 D = 12 d = 8 r = 0.5 L1 = 40 L2 = 180 最大変位 5.621e-2 5.641e-2 0.36% *: 参考文献 : R.E. Peterson Stress Concentration Factors John Wiley & Sons 1974 年 F = 3000 N 4. 引張荷重下のショルダフィレット付き梁 この事例の応力と変位は 引張荷重をかけたショルダフィレット付き梁に関するものです 梁は 2 つの接続された部分で構成されています 広いほうの梁の幅は 30 で 長さは 50 です 狭いほうの梁の幅は 26 長さは 200 です 2 つの梁の部分は 両側ともに直径 6 の 2 つのフィレットで接続されています 梁の厚さは 11 です 固定拘束を梁の片端に追加します 30000 N の一定の引張荷重を梁のもう一方の端に適用します 207.0 D = 30 d = 26 r = 6 t = 2 L1 = 50 L2 = 200 e = 11 最大応力 157.3 最大変位 0.1216 161.2 0.1213 2.48% -0.25% *: 参考文献 : R.E. Peterson Stress Concentration Factors John Wiley & Sons 1974 年 F = 30000 N 3
5. 引張荷重下の穴付きの梁 応力と変位は 引張荷重をかけた中心に穴のある梁に関するものです 梁の長さは 240 高さは 24 厚さは 12 です 直径 9 の穴が梁の中央にあります 固定拘束を梁の片端に追加します 8500 N の一定の引張荷重を梁のもう一方の端に適用します 207.0 L = 240 H = 24 d = 9 e = 12 最大応力 106.7 最大変位 3.449e-2 104.7 3.486e-2-1.87% 1.07% *: 参考文献 : R.E. Peterson Stress Concentration Factors John Wiley & Sons 1974 年 F = 8500 N 6. 円形プレート - 事例 1 圧縮下 応力と変位は 圧縮下の円形プレートに関するものです 円形プレートの直径は 1000 厚さは 10 です 固定拘束をプレートの外側の円柱面に追加します 1000 N の一定の圧縮荷重をプレートの中央の領域に適用します 中央の領域の直径は 30 です 207.0 D = 1000 d = 30 e = 10 最大応力 21.9 19.07-12.9% 最大変位 0.258 0.254-1.55% F = 1000 N 4
7. 円形プレート - 事例 2 圧縮下 応力と変位は 圧力下の円形プレートに関するものです 円形プレートの直径は 400 厚さは 15 です 固定拘束をプレートの外側の円柱面に追加します 0.6 の一定の圧力荷重をプレートの片側の側面に適用します 207.0 D = 400 e = 15 最大応力 80 77.61-2.99% 最大変位 0.232 0.231-0.43% P = 0.6 8. 円形プレート - 事例 3 圧縮下 応力と変位は 圧力下の円形プレートに関するものです 円形プレートの直径は 1000 厚さは 20 です 固定拘束をプレートの外側の円柱面に追加します 0.1 の一定の圧力荷重を プレートの一方の側面のプレートと同心の領域に適用します この領域の直径は 300 です 207.0 D = 1000 d = 300 e = 20 最大応力 13.43 13.23-1.49% 最大変位 0.189 0.187-1.06% P = 0.1 5
9. 円形プレート - 事例 4 圧縮下 応力と変位は 圧縮下の円形プレートに関するものです 円形プレートの直径は 200 厚さは 2 です 固定拘束をプレートの外側の円柱面に追加します 100 N の一定の力荷重をプレートと同心の円のエッジに適用します この円の直径は 20 です 207.0 D = 200 d = 20 e = 2 最大応力 28.05 28.81 2.71% 最大変位 0.122 0.121-0.82% F = 100 N 10. リング - 事例 1 圧縮下 応力と変位は 圧力下のリングに関するものです リングの外径は 360 内径は 180 厚さは 10 です 固定拘束をリングの外側の円柱面に追加します 0.5 の一定の圧力荷重をリングの片側の側面に適用します 207.0 D = 360 d = 180 e = 10 最大応力 77.76 67.83-12.77% 最大変位 0.145 0.141-2.76% P = 0.5 6
11. リング - 事例 2 圧縮下 応力と変位は 圧縮下のリングに関するものです リングの外径は 280 内径は 84 厚さは 4 です 固定拘束をリングの外側の円柱面に追加します 3000 N の一定の圧縮荷重を内側の円形状エッジに適用します 207.0 D = 280 d = 84 e = 4 最大応力 149.4 最大変位 0.8356 153.9 0.8325 3.01% -0.37% F = 3000 N 12. 圧縮下の矩形プレート 応力と変位は 圧力下の矩形プレートに関するものです プレートの長さは 300 幅は 200 厚さは 12 です 固定拘束をプレートの 4 つの側面に追加します 0.6 の一定の圧力荷重をプレートの面に適用します 207.0 a = 300 b = 200 e = 12 最大応力 75.30 最大変位 6.309e-2 67.32 6.406e-2-10.59% 1.53% P = 0.6 7
13. 矩形プレートの固有振動数 この事例では 長方形プレートの固有振動数を調査します 長方形プレートの長さは 4000 幅は 1000 厚さは 100 です プレートのすべてのエッジに対して拘束を適用しません 207.0 a = 4,000 b = 1,000 h = 100 モード 1** 33.78 Hz 33.50 Hz -0.83% モード 2 82.28 Hz 79.42 Hz -3.48% モード 3 92.99 Hz 91.89 Hz -1.18% モード 4 170.06 Hz 163.82 Hz -3.67% *: 参考文献 : C.M. Wang W.X. Wu C. Shu T. Utsunomiya LSFD method for accurate vibration modes and modal stress-resultants of freely vibrating plates that model VLFS Computers and Structures 84 (2006 年 ) 2329 2339 **: プレートのすべてのエッジに対して拘束を適用しないため 最初の 6 つのモードはリジッドモードであり この事例には含まれません 14. 焼ばめ接触部を伴う円柱 接触圧力は 焼ばめによって組み立てられた 2 つの円柱に関するものです 両方の円柱の長さは 100 です 小さいほうの円柱の内半径は 50 外径は 60 です 大きいほうの円柱の内径は 61 外径は 70 です 摩擦なし拘束を各円柱の片端に追加します 2 つの円柱間の接触は焼ばめ / スライドです 高強度低合金鋼 ポアソン比 0.287 ru = 50 ri = 60 re = 70 Δr = 1 L ( 円柱の長さ ) = 100 2.0e+005 7.84e-006 kg/³ 275.8 接触圧力 276 288 4.35% *: 参考文献 : Joseph Edward Shigley Charles R. Mischke Mechanical Engineering Design McGraw-Hill, Inc. 1990 年 8
まとめ Autodesk Inventor Professional に密接に統合され構造解析を使用すると 製造前に実際の状況下で設計がどのように機能するかを設計者が速やかに予測することができます さまざまな解析ができるシミュレーション環境によって パーツとアセンブリ両方の環境で静的および動的 ( 固有値 ) 解析を実行できます また ダイナミックシミュレーションの結果を基に 反力を有限要素の構造解析の条件に利用することができ 構造解析をより効果的に使用できます 詳細は www.autodesk.co.jp/inventor を参照してください Autodesk Autodesk Inventor Inventor は 米国および / またはその他の国々における Autodesk, Inc. その子会社 関連会社の登録商標または商標です その他のすべてのブランド名 製品名 または商標は それぞれの所有者に帰属します オートデスクは 通知を行うことなくいつでも該当製品の提供および機能を変更する権利を留保し 本書中の誤植または図表の誤りについて責任を負いません 2009 Autodesk, Inc. All rights reserved.