解析作業

A153 片持ち梁 平面ひずみ要素

この記事は約3分で読めます。

対象 片持ち梁 平面要素

片持ち梁の解析について平面ひずみ要素を用いてみました。
平面ひずみ要素は平面内しか変形しないことを前提とします。
平面(断面)の法線方向に長いもの(固い)が対象となります。
元となるデータは例題Aになりますが、ジオメトリから作成する必要があります。

参照:A110 例題A 片持ち梁の解析

モデル化: FreeCAD(一部テキスト編集)

ソルバー :CalculiX(2.16)

ポストプロセッシング:FreeCAD,CGX

条件: 計算シートの内容に準拠

梁断面 10㎜×10㎜ ヤング率 210000MPaとします。

左端固定, 右端:下向きに1000N(要素の厚み方向10mm)

作業: 下記テキスト編集

結果

平面ひずみ要素による片持ち梁 応力結果
応力結果

平面ひずみ要素 6節点
項目
たわみ量 1.75 mm
応力 551 MPa

ちょっと固くでてます。8節点(四角形)等の方がいいかもしれません。

作業 FreeCADモデリング テキスト編集

平面作成 YX平面におく

平面ひずみ要素はCalculiXの場合、XY平面上におく必要があります。(Z軸は0でいいと思います)
(だいたいのソルバーもそうだと思います)

境界条件の設定

上記のように境界条件を設定します。方法はA110のシェル要素と同じ要領です。
二次要素を作成して三角形6節点とします。
拘束・荷重は線分単位で設定して、詳細な修正はテキストエディターで行います。

テキストエディター

テキストの修正箇所は以下のようになります。
左はFreeCAD上のテキスト、右は変更後になります。

■要素タイプ

要素タイプをCPE6

要素タイプを CPE6 とします。

*Element, TYPE=CPE6, ELSET=Efaces

■拘束自由度の修正

境界条件用の節点・要素のセット名は適宜あわせていきます。

固定条件ですが、XY方向のみでよいので、完全固定で設定した場合は、他の自由度についてコメントアウトしておきます。(あっても問題ないかも)

** ConstraintFixed
*BOUNDARY
ConstraintFixed,1
ConstraintFixed,2
**ConstraintFixed,3
**ConstraintFixed,4
**ConstraintFixed,5
**ConstraintFixed,6

■sectionの変更

*SHELL SECTIONを*SOLID SECTIONに変更します。

*SOLID SECTION,ELSET=Eall,MATERIAL=MaterialSolid
10

10は板厚になります。1にした場合は負荷荷重を単位荷重に直す必要があります。
この意味でいうと、板要素を使用していることと違いはありません。

■荷重の修正

荷重を一節点に付け直します。Y方向下向きに1000Nとします。

1,2,-1.0E+03

サンプルファイル: face_strain3_2D.inp

コメント

タイトルとURLをコピーしました