A420 応力集中

孔のある構造を引張って、応力集中を観測してみました。
要素は六面体と三角柱要素からなり、これらの要素を使用するのが目的です。
（本構造の作成であれば、四面体二次要素で十分だと思います（オートメッシュ）。）

対象　六面体、三角柱要素

モデル化：　FreeCAD 0.19

メッシング：　salome-MECA 9.3.0

ソルバー　：CalculiX（2.16)

ポストプロセッシング：CalculiX GraphiX

条件 :　

サイズ：100mm×100mm×1mm 孔直径30mm

ヤング率：210000MPa　ポアソン比：0.3

作業:　下記

結果

応力集中係数

\begin{align}
\small 　α = \small1+ \small2\sqrt{\frac{a}{r}} =\small1+ \small2\sqrt{\frac{15}{15}} = 3
\end{align}

α：応力集中係数　a：切り込み深さ（本モデルではR）　r：切り込みR

応力は480/163=2.94　倍でおおよそ3倍となっています。

作業

ジオメトリ

FreeCADにて作成しています。
参照　T131 モデリング　穴あき平板

後の作業では、サーフェイスだけ必要なので、スケッチの線分から以下のアイコンでサーフェイスを作成します。エンティティ変換

サンプルファイル：　A420_hole_plate.step

要素作成

salomeにて作成しています。

参照　T405 メッシュ作成　例　穴あき平板

追加作業として拘束・引張の条件を境界条件として付与する節点のグループ分けを行います。

グループ1は横方向（Ｘ軸方向）の拘束を全面に対して行います。高さ方向も止めます。
グループ2は、中心部にて図の上下方向（Ｙ軸方向）も止めます。
グループ3,4は1,2と対応しますが、X軸方向に0.1mm強制変位の設定をします。

グループまで作成したら、unvファイルに書き出します。

サンプルファイル：　A420_hole_plate.unv

inpファイル作成

上記で作成したunvファイルをinpファイルに変換します。
unvファイルはFreeCADで読めるのですが、節点境界条件を付ける方法が見当たらないので
（ジオメトリにアタッチして等、方法はあるかもしれません）変換ぺージt911を作成しました。

下記は、inpファイルのひな型になります。

*******以下t911で出力してペースト
＜節点について＞・・・変換コードで出力
 *Node, NSET=Nall

＜要素について＞・・・変換コードで出力
 ** Volume elements
 *Element, TYPE=C3D8R, ELSET=EvolumesC3D8R

＜境界節点設定＞・・・変換コードで出力（グループで設定した節点をセットに割り当てます）
 *Group_1
 *NSET,NSET=NodeBC_Group_1
1,
2,
・・・
*******ペースト終了

*******[以下テキスト修正にて]
**,Define,element,set,Eall　・・・要素セット
 *ELSET,ELSET=Eall
 EvolumesC3D8R
 EvolumesC3D6

*******,SolidMaterial　・・・材料物性
*MATERIAL,NAME=SolidMaterial
*ELASTIC
210000,0.300

*******(要素セットと材料の関連付け)
*SOLID SECTION,ELSET=Eall,MATERIAL=SolidMaterial

*******(ジョブの設定）
*STEP
*STATIC

*******境界条件
*BOUNDARY
NodeBC_Group_1,1
NodeBC_Group_1,3
NodeBC_Group_2,1,3
NodeBC_Group_3,1,1,0.1
NodeBC_Group_3,3
NodeBC_Group_4,1,1,0.1
NodeBC_Group_4,2,3

*******出力設定
*NODE FILE
U
*EL FILE
S,E


*END STEP

A420_hole_plate.unv を下記のページにて入力して、加工します。