対象 円管
円管のフープ応力を求める解析を軸対称モデルで行ってみました。
ベースモデル
条件
参照:A221 フープ応力 (条件を同じようにしています)
モデル化: テキスト編集
ソルバー :CalculiX(2.16)
ポストプロセッシング:CGX
条件: 荷重 円管の内部に圧力荷重:10MPa を付与します。
拘束 軸方向(Y軸)については、底面を拘束します。
材質 ヤング率 210000MPa ポアソン比0.3
作業: 下記テキスト編集
結果
項目 | 値 |
たわみ量 | 0.0258 mm |
応力(最大) | 106 MPa |
四面体で行ったA221 フープ応力 より正しく出ているような気がします。
作業 テキスト編集
現状、FreeCAD(0.19)では四角形要素を作成できないようです。また、圧力をラインに作成することもできないようなので、テキストで作成することになります。
実際のモデルの作成では、salome等のメッシャーと条件設定を表計算ソフトで行うといったことになるでしょうか。
** Nodes
*Node, NSET=Nall
1, 50, 0, 0
2, 52.5, 0, 0
3, 52.5, 5, 0
4, 50, 5, 0
5,55,0,0
6,55,5,0
** Face elements
*Element, TYPE=CAX4R, ELSET=Efaces
1, 1,2,3,4
2,2,5,6,3
** Define element set Eall
*ELSET, ELSET=Eall
Efaces
*NSET,NSET=ConstraintDisplacement
1
2
5
*MATERIAL, NAME=MaterialSolid
*ELASTIC
210000, 0.300
*SOLID SECTION,ELSET=Eall,MATERIAL=MaterialSolid
1.57d0
*STEP
*STATIC, SOLVER=SPOOLES
*BOUNDARY
ConstraintDisplacement,2
*DLOAD
1,P4,10.
*NODE FILE, OUTPUT=3d
U
*EL FILE
S, E
*END STEP
12行目に四角形軸対称要素TYPE=CAX4Rを設定します。
29,30行目にSOLID SECTIONとして設定します。1.57d0(2°)は規定値のようです。
軸対称要素は内部的にはソリッド要素として扱われるようです。
39行目に要素1の辺4に10MPaの圧力を定義します。要素のコネクティビティによって辺の呼びが決まります。
41行目に今回は出力を3dとしています。
参考: T206 要素面のルール
軸対象要素確認(CCX Ver2.19)
マニュアルによると以下の軸対象要素があります。
Axisymmetric elements
– CAX3 (3-node triangular axisymmetric element)
– CAX4 (4-node quadratic axisymmetric element)
– CAX4R (the CAX4 element with reduced integration)
– CAX6 (6-node triangular axisymmetric element)
– CAX8 (8-node quadratic axisymmetric element)
– CAX8R (the CAX8 element with reduced integration)
要素種類 | 結果 | inpファイル |
---|---|---|
CAX3 | A155_CAX3.inp | |
CAX4 | A155_CAX4.inp | |
CAX4R | A155_CAX4R.inp | |
CAX6 | A155_CAX6.inp | |
CAX8 | A155_CAX8.inp | |
CAX8R | A155_CAX8R.inp |
二次要素だと違いが小さい結果になりました。
計算上は二次要素が安定してそうです。
作業
要素はsalomeで作成しています。
参考:
unvファイルをCalculiXで変換してinpファイルに貼り付けます。
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