A430 歯車動作（剛体運動）

FreeCADのギアワークベンチからジオメトリを作成して動作させてみました。

対象　四面体二次要素

モデル化：　FreeCAD 0.20

メッシング：　salome-MECA 9.7.0

ソルバー　：CalculiX（2.16)

ポストプロセッシング：ParaView5.9.0

条件 :　

involutegear

モジュール：1.000mm

involuterack

モジュール：1.000mm

ヤング率：210000MPa　ポアソン比：0.3

作業:　下記

結果

作業（作成中。。。）

ジオメトリ

FreeCADにて作成しています。歯車のアドインを使用しています。
T141 fcgear (FreeCAD Workbench)　

インボリュートの歯車とラックを追加します。
実際の作業は別ファイルに格納して、厚さを10mmにして(計算量を減らすため）、歯車の方はメッシュ作成時のハードラインとして割線を入れています。ライナー（割線）

サンプルファイル：　A430_assy_gear.FCStd, A430_gear.FCStd, A430_rack.FCStd

要素作成

salomeにて作成しています。

模擬軸用節点は、平歯車を固定するものとして節点を追加します。
接触部としてフェイスのグループを設定しておきます。

サンプルファイル：　A430_mesh_r1.hdf、A430_gear.unv、A430_rack.unv

inpファイル作成

途中。。。

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。
また、要素の接触面も定義することができます。（節点定義だけであれば、CalculiXのランチャーでも変換可能です。メッシュ変換）

下記は、inpファイルのひな型になります。

**要素を定義してあるファイルを読み込みます。
*INCLUDE,INPUT=gear.inp
*INCLUDE,INPUT=rack.inp
*INCLUDE,INPUT=rotateX.inp
*INCLUDE,INPUT=rotateY.inp

**すべての要素をセットEallに登録します。
** Define element set Eall
*ELSET, ELSET=Eall
EvolumesC3D10
EvolumesC3D10_2


**すべての要素をセットMaterialSolidSolidに登録します。
*ELSET,ELSET=MaterialSolidSolid
EvolumesC3D10
EvolumesC3D10_2


**すべての節点をセットNallに登録します。
*NSET,NSET=Nall
Nall_1
Nall_2


** MaterialSolid (mm ton)
*MATERIAL, NAME=MaterialSolid
*ELASTIC
210000, 0.300



*SOLID SECTION, ELSET=Eall, MATERIAL=MaterialSolid


*CONTACT PAIR, INTERACTION=INT1,TYPE=SURFACE TO SURFACE
DEP,IND
*SURFACE INTERACTION, NAME=INT1
*SURFACE BEHAVIOR,PRESSURE-OVERCLOSURE=LINEAR
1000000.0 
***FRICTION
**0.0,5000.



*equation
2
106,1,1,4668,1,-1
2
106,2,1,4668,2,-1
2
106,3,1,4668,3,-1
2
107,1,1,4669,1,-1
2
107,2,1,4669,2,-1
2
107,3,1,4669,3,-1



*STEP,NLGEOM
*STATIC, SOLVER=SPOOLES,direct
0.1,5


*BOUNDARY
NodeBC_worm_low_Y,1,1
NodeBC_worm_low_Y,3,3


*BOUNDARY
NodeBC_fix_gear,1,3

*BOUNDARY
NodeBC_Z_gear,3,3


*BOUNDARY
NodeBC_fix_side,3,3

*BOUNDARY,AMPLITUDE=Graph_RX
292,1,1,1

*BOUNDARY,AMPLITUDE=Graph_RY
292,2,2,1


*NODE FILE
U
*EL FILE
S, E

***NODE FILE
***NT

*NODE PRINT, NSET=NodeBC_fix_gear
 RF

*NSET,NSET=fix_gear2
106
107

*NODE PRINT, NSET=fix_gear2
 RF
 
*NODE PRINT, NSET=NodeBC_worm_low_Y, TOTALS=ONLY
 RF
 
 
*END STEP

2~5行：要素と歯車挙動データのインクルード
46~58行：equationカードによる模擬軸の設定（T212 equationの使用）

サンプルファイル：A430_gear.inp

A430_gear.unv、A430_rack.unv をT911 unvToInpにて入力して、加工します。

作成した実行ファイルになります。
gearについてはリナンバーを100からにして、rackについては10000からにしています。

サンプルファイル：　gear.inp、rack.inp