解析作業

A160 片持ち梁の解析 動解析(impact)

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陽解法のプログラムであるimpactを用いて梁の計算を行ってみました。
(同じものをCalculiX(陰的)で実施 A160_0 片持ち梁の解析 動解析

対象 片持ち梁 シェル要素

モデル化 : FreeCADにてモデル化 

計算ソルバー : impact(Version: 706042)

条件 : 計算シートの内容に準拠(K052 片持ち梁 曲げについて 計算

梁断面 10㎜×10㎜ ヤング率 210000MPaとしている。

密度 7.9e-9 ton/mm^3

拘束 左端を完全固定

荷重 右端に下向きZ1000Nを等分布に設定

解析時間:全時間 0.01秒
     結果出力間隔 0.0001秒
     計算ステップタイム 1.25E-6秒

結果

衝撃 impact

ソリッド要素
項目
たわみ量 3.74 mm
応力 68.59 MPa

・シェル要素の確認
板要素は出力が縁ではなく実要素上の値を返していると思われます。
中立軸から外縁5mmを考慮すると以下となります。

68.59 × 5㎜ = 342.95 MPa(縁応力)

衝撃荷重として扱われているので、変位の結果についてはおよそ一致しています。(1.9×2 = 3.8mm)応力については、かなり乖離しています。(1200MPa)
応力については、要素形状(粗さ)、拘束条件の検討が必要そうです。

補足

0.01秒まで
1周期分(1.20E-03秒)

左端の固定端での反力と右端の節点変位のグラフになります。
1周期はおおよそ1次固有値と一致します。(1/1.2e-3 = 833Hz)
反力の値がデータのままだとかなり大きくでています(最大2000N)。波形処理(近似線)だとそこそこの値になります。減衰等の検討がいるかもしれません。設計上は応力よりも荷重結果を処理して用いた方が無難かもしれません。

参考:K061 衝撃荷重の計算

サンプルファイル(シェル要素) beam_shell_impact.in

そっと負荷する場合

荷重の定義を Force1 FZ = -500 から Force1 FZ = [0,0,0.01,-500] に変更します。
時間0の時は0で、0.01秒に-500N(2か所)になるようにしています。荷重は直線的に増加します。

振動はしますが、1000Nで1.8mm程度のたわみ量でした。
おおよそ合っています。K052 片持ち梁 曲げについて 計算

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