OS-T：1330 1/2車室モデルの音場解析

本チュートリアルの目的は、流体-構造連成を受ける1/2車室モデルの振動特性を評価することにあります。参照される流体は、airです。特に、車室内での流体内の主な応答の場所である、ドライバーの耳位置近くでの騒音または音響レベルが評価されます。

開始する前に、このチュートリアルで使用するファイルを作業ディレクトリにコピーします。

rd2060_half_car_model
図 1. １/２車室モデル

1/2車室モデルが、Figure 1の赤い拘束記号（三角形）で示したように底部で加振されます。加振は、車室の高さ方向（Z-軸）に沿った単位荷重で与えられます。

HyperMeshの起動とOptiStructユーザープロファイルの設定

  1. HyperMeshを起動します。
    User Profilesダイアログが現れます。
  2. OptiStructを選択し、OKをクリックします。
    これで、ユーザープロファイルが読み込まれます。ユーザープロファイルには、適切なテンプレート、マクロメニュー、インポートリーダーが含まれており、OptiStructモデルの生成に関連したもののみにHyperMeshの機能を絞っています。

モデルのオープン

  1. File > Open > Modelをクリックします。
  2. 自身の作業ディレクトリに保存したHalf_Car.hmファイルを選択します。
  3. Openをクリックします。
    Half_Car.hmデータベースが現在のHyperMeshセッションに読み込まれます。

モデルのセットアップ

材料とプロパティの生成およびそれらの構造と流体要素への割り当て

  1. Modelブラウザ内で右クリックし、Create > Materialを選択します。
  2. Curve editorウィンドウが表示されます。Newをクリックし、Name=にMAT1_shellsと入力してproceedをクリックします。
  3. Card Imageに、ドロップダウンメニューからMAT1を選択します。
  4. E、Nu、Rhoの欄にそれぞれ 2.1e04、0.33、 8.0e-10と入力します。

    os_1330_05
    図 2.
  5. Modelブラウザ内で右クリックし、Create > Materialを選択します。
  6. Curve editorウィンドウが表示されます。Newをクリックし、Name=にMAT10_Solidsと入力してproceedをクリックします。
  7. Card Imageに、ドロップダウンリストからMAT10を選択します。
  8. RhoとCの欄にそれぞれ1.2e-13と3.4e5を入力します。
  9. Modelブラウザ内で右クリックし、Create > Propertyを選択します。
  10. NameにShellsと入力します。
  11. Card Imageに、ドロップダウンメニューからPSHELLを選択します。
  12. Materialに、Unspecified > Materialをクリックします。
  13. Select Materialダイアログで、材料のリストからMAT1_shellsを選択し、OKをクリックして選択を完了します。
  14. シェルコンポーネントの板厚として、Tをクリックし、2.0と入力します。
  15. Modelブラウザ内で右クリックし、Create > Propertyを選択します。
  16. NameにSolidsと入力します。
  17. Card Imageに、ドロップダウンメニューからPSOLIDを選択します。
  18. Materialに、Unspecified > Materialをクリックします。
  19. Select Materialダイアログで、MAT10_Solidsを選択します。
  20. FCTNにPFLUIDを選択します。
  21. fluidコンポーネントをクリックします。
    コンポーネントのエントリがエンティティエディターに表示されます。
  22. Propertyに、Unspecified > Propertyをクリックします。
  23. Select Propertyダイアログで、プロパティsolidsを選択します。
  24. structureコンポーネントをクリックします。
    コンポーネントのエントリがエンティティエディターに表示されます。
  25. Propertyに、Unspecified > Propertyをクリックします。
  26. Select Propertyダイアログで、プロパティshellsを選択します。

荷重コレクターの作成

本ステップでは、モデルは非拘束で、鉛直単位荷重が車室の底部の点に上向き、Z方向の正の向きに作用します（page 1参照）。モデルの剛体移動を避けるためにデフォルトでソルバーがPARAM, INREL -2を与えるため、モデルは非拘束のままでいることができます。

  1. Modelブラウザで右クリックしコンテキストメニューからCreate > Load Collectorを選択します。
    デフォルトの荷重コレクターがエンティティエディターに表示されます。
  2. Nameにunit-loadと入力します。
  3. Colorをクリックし、カラーパレットから色を選択します。
  4. Card Imageを<uicontrol>MBDCRV</uicontrol>に設定します。
  5. unit_loadが現在の荷重コレクターとなっていることを確認します。現在の荷重コレクターとなっていない場合は、Modelブラウザでunit_loadを右クリックし、コンテキストメニューからMake Currentを選択します。


    図 3.
    ヒント: Modelブラウザ、Load Collectorsフォルダーで、現在の荷重コレクターはボールドになっています。
  6. unit-load > returnをクリックします。

1つの点における単位荷重の生成

  1. Analysisページからconstraintsをクリックします。
  2. パネル左側のラジオボタンを用いてcreateサブパネルを選択します。
  3. nodes >> by idをクリックし、車両の節点19072を選択します。
  4. dof3を除いた全ての自由度からチェックマークを外します。
  5. dof3の右にある=をクリックし、値1を入力します。
  6. Load Types =に、拡張エンティティ選択メニューからDAREAを選択します。
  7. createをクリックします。
    これで選択された節点の単位荷重が付与されます。

    rd2060_unit_load_point
    図 4.
  8. returnをクリックします。

周波数範囲の表の生成

  1. Modelブラウザ内で右クリックし、Create > Curveを選択します。
    新しいウィンドウが開きます。
  2. Curve editorウィンドウが表示されます。Newをクリックし、Name=にtabled1と入力してproceedをクリックします。
  3. テーブル内に、x(1) = 0.0、y(1) = 1.0、x(2) = 200、y(2) = 1.0と入力します。
  4. Curve Editorウィンドウを閉じます。
  5. Curvesからtabled1を選択します。
  6. Colorをクリックし、パレットから選択します。
  7. Card Imageに、ドロップダウンメニューからTABLED1を選択します。
    これで、周波数域0.0から200まで、この範囲での一定値1.0が設定されました。


    図 5.

周波数依存動的荷重の作成

  1. Modelブラウザ内で右クリックし、Create > Load Step Inputsを選択します。
  2. Curve editorウィンドウが表示されます。Newをクリックし、Name=にrload1と入力してproceedをクリックします。
  3. Config typeに、ドロップダウンメニューからDynamic Load – Frequency Dependentを選択します。
  4. TypeにドロップダウンメニューからRLOAD1を選択します。
  5. EXCITEIDに、Loadcolをクリックします。
  6. Select Loadcolダイアログで、荷重コレクターのリストから unit-loadを選択し、OKをクリックして選択を完了します。
  7. TCフ欄で、カーブtabled1を選択します。

    加振のタイプには、荷重（力またはモーメント）、強制変位、速度、または加速度を与えることができます。RLOAD1荷重ステップ入力のTYPE欄で荷重のタイプを定義します。タイプはデフォルトでapplied loadにセットされます。

    典型的なRLOAD1カードが下のように現われます。

    OS_1330_02
    図 6.

  1. Modelブラウザで右クリックしてCreate > Load Collectorを選択します。
  2. Curve editorウィンドウが表示されます。Newをクリックし、Name=にfreq1と入力してproceedをクリックします。
  3. Colorをクリックし、カラーパレットから色を選択します。
  4. Card Imageに、ドロップダウンメニューからFREQiを選択します。
  5. FREQ1の隣のボックスにチェックを入れます。
  6. NUMBER_OF_FREQ1に値1を入力し、キーを押します。
  7. Data欄の横のtable_pencilをクリックし、F1= 0.0、DF= 1.0、NDF= 200と入力します。
    これで周波数0.0から1.0刻みで200の周波数増分を与えたことになり、GUIに下のようにカードが現われます。

    OS_1330_03
    図 7.

  1. Modelブラウザで右クリックしてCreate > Load Collectorを選択します。
  2. Curve editorウィンドウが表示されます。Newをクリックし、Name=にeigrl1と入力してproceedをクリックします。
  3. Colorをクリックし、カラーパレットから色を選択します。
  4. Card Imageに、ドロップダウンメニューからEIGRLを選択します。
  5. V2に値600.0を入力します。
  6. NDに値50を入力します。

    これで Lanczos 法を用いた固有値の取り出しに最初の周波数から 600 Hz の間の周波数範囲を指定したことになります。

  7. 同様に、手順1.から6.までに従って、 eigrl2という名称の荷重コレクターを生成します。

    OS_1330_04
    図 8.

  1. Modelブラウザで右クリックしてCreate > Load Stepを選択します。
  2. Curve editorウィンドウが表示されます。Newをクリックし、Name=にsubcase1と入力してproceedをクリックします。
  3. Colorをクリックし、カラーパレットから色を選択します。
  4. Analysis typeに、ドロップダウンメニューからFreq.resp (modal)を選択します。
  5. METHOD(STRUCT)に、荷重コレクターのリストからeigrl1を選択します。
  6. METHOD(FLUID)に、荷重コレクターのリストからeigrl2を選択します。
  7. DLOADに、荷重コレクターのリストからrload1を選択します。
  8. FREQに、荷重コレクターのリストからfreq1を選択します。

    拘束条件と単位荷重として荷重コレクターrload1を周波数定義の荷重コレクターfreq1とモーダル法が定義された荷重コレクターeigrlと共に参照したOptiStructサブケースが生成されました。

  1. Modelブラウザで右クリックしてCreate > Setを選択します。
  2. NemeにSETAと入力します。
  3. Card Imageに、ドロップダウンメニューからNoneを選択します。
  4. Set Typeスイッチはnon-orderedにセットされたままにしておきます。
  5. Entity IDsに、黄色いNodesパネルをクリックし、ID 18881の節点を選択します。
  6. proceedをクリックします。

周波数セットの生成

  1. Modelブラウザ内で右クリックし、Create > Load Collectorを選択します。
  2. Curve editorウィンドウが表示されます。Newをクリックし、Name=にfreq1と入力してproceedをクリックします。
  3. Colorをクリックし、カラーパレットから色を選択します。
  4. Card Imageに、ドロップダウンメニューからFREQiを選択します。
  5. FREQ1オプションにチェックマークを入れ、NUMBER_OF_FREQ1欄に1と入力します。
  6. ポップアウトウィンドウの以下の欄を更新します。
    1. F1に、0.0と入力します。
    2. DFに、1.0と入力します。
    3. NDFに、200と入力します。
  7. Closeをクリックします。
    これで周波数0.0から1.0刻みで200の周波数増分を与えたことになり、GUIに下のようにカードが現われます。

固有値解析のためのモーダル法の生成

  1. Modelブラウザ内で右クリックし、Create > Load Step Inputsを選択します。
  2. Curve editorウィンドウが表示されます。Newをクリックし、Name=にeigrl1と入力してproceedをクリックします。
  3. Config typeにReal Eigen Value Extractionを選択します。
  4. TypeにドロップダウンメニューからEIGRLを選択します。
  5. V2に値600.0を入力します。
  6. NDに値50を入力します。

    これで Lanczos 法を用いた固有値の取り出しに最初の周波数から 600 Hz の間の周波数範囲を指定したことになります。

  7. 同様に、eigrl2という名称の荷重ステップ入力を作成します。

    OS_1330_04
    図 9.

荷重ステップの作成

  1. Modelブラウザ内で右クリックし、Create > Load Stepを選択します。
    デフォルトの荷重ステップテンプレートが、Modelブラウザの下のエンティティエディターに表示されます。
  2. Nameにsubcase1と入力します。
  3. Analysis typeに、ドロップダウンメニューからを選択します。
  4. METHOD(STRUCT)に、eigrl1を選択します。
  5. METHOD(FLUID)に、荷重ステップ入力のリストからeigrl2を選択します。
  6. DLOADに、Select Load Step Inputsポップアップウィンドウからrload1を選択します。
  7. FREQにUnspecified > Loadcolをクリックします。
  8. Select Loadcolダイアログで、freq1を選択します。
    荷重コレクター内の拘束条件とrload2ステップ入力内の単位荷重をfreq5荷重コレクターで定義された周波数セットおよびeigrlステップ入力で定義されたモーダル法と共に参照するOptiStructサブケースが作成されました。

節点セットの生成

  1. Modelブラウザで右クリックしてCreate > Setを選択します。
  2. NemeにSETAと入力します。
  3. Card Imageに、を選択します。
  4. Set Typeスイッチはnon-orderedにセットされたままにしておきます。
  5. Entity IDsに、選択スイッチからNodesを選択します。
  6. Nodesをクリックし、18881を選択します。
  7. proceedをクリックします。

出力セットの生成

  1. Analysisページからcontrol cardsをクリックします。
  2. ACMODLをクリックします。
    これでモデルの流体-構造相互作用のパラメータを定義します。
  3. [INTER] をクリックしDIFFを選択します。
  4. [INFOR]をクリックしALLを選択します。
  5. returnをクリックし、このメニューを終了します。
  6. GLOBAL_OUTPUT_REQUESTを選択します。続いて、DISPLACEMENTの左のボックスにチェックマークを入れます。
    作業領域のスクリーンに新しいウィンドウが現われます。
  7. 入力ボックスFORMをクリックし、ポップアップメニューからPHASEを選択します。
  8. 入力ボックスOPTIONをクリックし、ポップアップメニューからSIDを選択します。
    黄色い新しい欄が現われます。
  9. 黄色いSIDボックスをダブルクリックし、左下隅のポップアップ選択からSETAを選択します。
    値1がSID入力ボックスの下に現れます。これは、set 1内の節点に限った出力を設定しています。
  10. returnをクリックし、このメニューを終了します。
  11. GLOBAL_CASE_CONTROLを選択します。
  12. FREQの横のボックスにチェックを入れます。
  13. FREQをクリックし、荷重コレクターfreq1を選択します。
  14. returnをクリックしてこのメニューを終了し、nextをクリックします。
  15. OUTPUTサブパネルを選択します。
    作業領域に新しいウィンドウが現われます。
  16. number of outputs = 4と指定します。
  17. KEYWORDがHGFREQにセットされていることを確認します。
    HGFREQの使用により、周波数がHyperGraph形式で出力されます。
  18. FREQの下のボックスをクリックし、ポップアップ選択からALLを選択します。
    ALLを選択することにより、全ての周波数の結果が出力されます。
  19. KEYWORDがOPTIにセットされていることを確認します。
  20. FREQの真下のボックスをクリックし、ポップアップ選択からALLを選択します。
  21. 同様にKEYWORDの下でPUNCHとH3Dを選択します。
  22. returnをクリックし、このメニューを終了します。
  23. PARAMを選択します。
  24. AUTOSPCをクリックします。
  25. スクロールダウンしてGの横のボックスにチェックを入れます。
    作業領域のスクリーンに新しいウィンドウが現われます。
  26. G_V1入力ボックスに値0.06を入力します。
    この値は一様な構造減衰の係数を指定し、臨界減衰[ C / C 0 MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaam4qaiaac+ cacaWGdbWaaSbaaSqaaiaaicdaaeqaaaaa@391F@ ]比に2.0を掛けることにより得られます。
  27. GFLの横のボックスにチェックを入れます。
  28. [VALUE]をクリックし、0.12と入力します。
  29. returnをクリックし、PARAMメニューを終了します。
  30. returnをクリックし、control cardsメニューを終了します。

Submit the Job

  1. From the Analysis page, click the OptiStruct panel.

    OS_1000_13_17
    図 10. Accessing the OptiStruct Panel
  2. Click save as.
  3. In the Save As dialog, specify location to write the OptiStruct model file and enter Half_car for filename.
    For OptiStruct input decks, .fem is the recommended extension.
  4. Click Save.
    The input file field displays the filename and location specified in the Save As dialog.
  5. Set the export options toggle to all.
  6. Set the run options toggle to analysis.
  7. Set the memory options toggle to memory default.
  8. Click OptiStruct to launch the OptiStruct job.
If the job is successful, new results files should be in the directory where the Half_car.fem was written. The Half_car.out file is a good place to look for error messages that could help debug the input deck if any errors are present.
The default files written to the directory are:
Half_car.html
HTML report of the analysis, providing a summary of the problem formulation and the analysis results.
Half_car.out
OptiStruct output file containing specific information on the file setup, the setup of your optimization problem, estimates for the amount of RAM and disk space required for the run, information for each of the optimization iterations, and compute time information. Review this file for warnings and errors.
Half_car.h3d
HyperView binary results file.
Half_car.res
HyperMesh binary results file.
Half_car.stat
Summary, providing CPU information for each step during analysis process.

結果の確認

このステップでは変位結果（.mvwファイル）をHyperGraphで表示する方法を示します。HyperView結果ファイル（.h3d）は節点セット出力で指定された節点の変位結果のみを含んでいます。
  1. OptiStructパネルから、HyperViewをクリックします。
    HyperViewが起動され、結果が読み込まれます。HyperViewにモデルと結果が正しく読み込まれたことを示すメッセージウィンドウが現われます。
  2. 表示されたら、Closeをクリックし、メッセージウィンドウを閉じます。
  3. HyperViewウィンドウで、File > Open > Sessionをクリックします。
    Open Session Fileウィンドウが開きます。
  4. ジョブが実行されたディレクトリを選び、ファイルHalf_car_freq.mvwを選択します。
  5. Openをクリックします。
    旧データを廃棄するかどうかのワーニングが現われます。
  6. Yesをクリックします。
    ページ毎に２つのグラフで、合計１ページがHyperGraphに表示されます。グラフタイトルは、Subcase 1 (subcase 1) pressure at grid 18881 を示しています。
  7. AxisツールバーアイコンannotateAxes-24をクリックします。
  8. AxisがPrimaryとHorizontalにセットされていることを確認してください。
  9. Scale and Ticsタブをクリックします。
  10. トグルがLinearにセットされていることを確認してください。


    図 11.
  11. Axisで、HorizontalからVerticalに切り替えます。
  12. Scale and Tics (Magnitude)タブをクリックします。
  13. トグルがdB10にセットされていることを確認してください。


    図 12.
    このページには２セットの結果があります。上のグラフは、位相角vs周波数（log）、下のグラフは節点 18881の圧力のMagnitude verses Frequency (log)（下図参照）を示しています。


    図 13.
これでHyperGraphでの結果のポスト処理は終わりです。