OS-SL-T:1030 モーダル法によるプリロード周波数応答解析

チュートリアルレベル:中級本チュートリアルでは、ディファレンシャルハウジングモデルのモーダル周波数応答解析を、ボルトのプリテンションの影響をプリロードとして含めて解く方法を説明します。

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。
以下の演習が含まれます:
  • SimLabでの問題のセットアップ
  • 荷重と境界条件の適用
  • ジョブの実行
  • 結果の確認
  • グラフのプロット

SimLabの起動

SimLabを起動します。

モデルの読み込み

  1. menu barFile > Import > Databaseをクリックします。
    Import Fileダイアログが開きます。
  2. Differential_Housing.zipファイルから自身の作業ディレクトリに保存したDifferential_Housing.gdaファイルを開きます。
  3. Openをクリックします。
    Differential_Housing.gdaファイルが現在のSimLabデータベースに読み込まれます。

問題のセットアップ

アセンブリにソリッドボルトを作成

  1. menu barAdvanced > Bolt Modelingをクリックします。
    Bolt Modeling Ribbonが開きます。
  2. Bolt Modelingリボンの3D Boltグループから、Create Boltツールをクリックします。
    Create Solid Boltダイアログが開きます。
  3. Create Solid Boltダイアログで、以下のように値を入力します。
    1. ボルトのパラメータ


  4. InputのWasher faceに、modeling window内のCoverボディのディスクフェイス群を選択します。
    2. Washer FaceにCoverボディのディスクフェイス群を選択


  5. InputのThread faceに、内のCarrierボディの円筒状フェイス群を選択します。
    3. Thread faceにCarrierボディの円筒状フェイス群を選択


  6. D2 based on D3で、Shrinkageの値を0に設定し、OKをクリックします。
    10個のソリッドボルトが作成されます。
  7. Model BrowserのAssemblyタブで10個のソリッドボルトを選択し、modeling windowを右クリックしてcontext menuからMergeを選択します。
    Model BrowserのAssemblyタブで、ボルト群が1つのボルトに統合されます。
  8. アセンブリの統合
    1. Model BrowserのAssemblyタブで、Merged_Model.gdaDifferential_Housing.gdaアセンブリを選択します。
    2. Geometryリボンで、Modelグループのラベルの横にある三角形をクリックし、context menuからMerge Modelsを選択します。
    すべてのボディが1つのアセンブリの下に統合されます。

解析の作成

  1. SolutionsリボンのPhysicsグループから、Structuralツールをクリックします。
    Create Solutionダイアログが開きます。
  2. Create Solutionダイアログで、以下のオプションを定義します。
    1. NameにMFreq_with_Pretensionと入力します。
    2. SolverにOptiStructを選択します。
    3. Solution typeにStatic, Dynamic and Heat Transfer Analysisを選択します。
    4. Select bodiesに、Model BrowserのAssemblyタブからすべてのボディを選択し、OKをクリックします。
      4. 解析の作成


ボディへのプロパティの割り当て

本ステップでは、CarrierボディとCoverボディの両方にCast Ironプロパティを、BoltsにSteelプロパティを割り当てます。

SimLabにはデフォルトの材料が定義されているため、材料を定義する必要はありません。

  1. AnalysisリボンのPropertyグループから、Propertyツールをクリックします。
    Analysis Propertyダイアログが開きます。
  2. modeling windowから、Carrierボディを選択します。
  3. Analysis Propertyダイアログで、以下のように値を入力し、をクリックします。
    5. Carrierボディのプロパティ


  4. Coverボディのプロパティを作成します。
    1. modeling windowから、Coverボディを選択します。
    2. Analysis Propertyダイアログで、以下のように値を入力し、をクリックします。
    6. Coverボディのプロパティ


  5. Boltsのプロパティを作成します。
    1. modeling windowから、Boltsを選択します。
    2. Analysis Propertyダイアログで、以下のように値を入力し、をクリックします。
    7. Boltsのプロパティ


作成されたプロパティが、Model BrowserのPropertyタブに表示されます。

荷重と境界条件の適用

最初の荷重ケースは、ボルトにプリテンションをかけ、キャリアボディの端部に拘束を定義した非線形静解析です。2つ目の荷重ケースは、カバーボディの内側面に圧力荷重をかけ、その圧力荷重を利用して加振荷重を発生させるモーダル法による周波数応答解析です。1つ目の荷重ケースでのボルトのプリテンションの効果は、2つ目の荷重ケースにも含まれています。接触は、モデルの各パート間に生成されます。

荷重ケースの作成

  1. Model BrowserのSolutionsタブでMFreq_with_Pretensionを右クリックし、context menuからDefine using Load caseを選択します。
    LoadCase1が作成されます。
  2. LoadCase1を右クリックし、context menuからRenameを選択してPretension_Caseと入力します。
  3. Pretension_Case荷重ケースの下でType: Linear Staticを右クリックし、context menuからAnalysis type > Non Linear Staticを選択します。

プリテンション荷重の生成

  1. menu barAdvanced > Bolt Modelingをクリックします。
    Bolt Modeling Ribbonが開きます。
  2. Bolt Modelingリボンの3D Boltグループから、Solid Pretensionツールをクリックします。
    Create Solid Pretensionダイアログが開きます。
  3. Create Solid Pretensionダイアログで、以下のように値を入力します。
    8. BoltsにSolid Pretensionを作成


  4. modeling windowでボルトボディを選択し、Create Solid Pretensionダイアログ内のOKをクリックします。
選択したボルトのプリテンションフェイスが特定され、15000Nの力が付与されます。

拘束の作成

  1. AnalysisリボンのLoads and Constraintsグループから、Constraintsツールをクリックします。
  2. 2次ツールセットからFixedツールをクリックします。
    Fixed Constraintダイアログが開きます。
  3. Fixed Constraintダイアログで、以下のように値を入力します。
    9. 固定された拘束


  4. modeling windowでCarrierボディの円筒状のフェイスを選択し、Fixed ConstraintダイアログでOKをクリックします。
    10. 固定された拘束のフェイスの選択


荷重ケースパラメータの定義

  1. Model BrowserのSolutionsタブでPretension_Case荷重ケースを右クリックし、context menuからLoadcase Parametersを選択します。
    Loadcase Parametersダイアログが開きます。
  2. Loadcase Parametersダイアログで、以下のように値を入力し、OKをクリックします。
    11. 非線形解析の荷重ケースのパラメータ


周波数応答解析の荷重ケースの定義

  1. Model BrowserのSolutionsタブでLoadCaseを右クリックし、context menuからCreate Loadcaseを選択します。
    LoadCase2が線形静解析で作成されます。
  2. LoadCase2を右クリックし、context menuからRenameを選択してPreloaded_MFreqと入力します。
  3. Preloaded_MFreq荷重ケースの下でType: Linear Staticを右クリックし、context menuからAnalysis Type > Modal Frequency Responseを選択します。

圧力荷重のフェイスグループの作成

カバーボディの内側の面に圧力荷重をかけるには、複数のフェイスを選択する必要があります。

  1. modeling windowで、カバーボディのフェイス群を選択します。
    12. フェイスの選択


  2. modeling windowを右クリックしcontext menuからSelect Adjacent Layersを選択します。
    Select Adjacent Layersダイアログが開きます。
  3. Select Adjacent Layersダイアログで、でCreate groupチェックボックスを有効にし、名称としてPressure Facesと入力します。
    13. フェイスのグループの作成


  4. modeling windowでリミットフェイスを選択し、Select Adjacent LayersダイアログでApplyをクリックします。
    14. リミットフェイスの選択


Pressure Facesグループが、Model BrowserのGroupsタブに作成されます。

圧力荷重の生成

  1. AnalysisリボンのLoads and Constraintsグループから、Loadsツールをクリックします。
  2. 2次ツールセットからPressureツールをクリックします。
    Pressureダイアログが開きます。
  3. Pressureダイアログで、以下のように値を入力します。
    15. 圧力荷重の入力


  4. Model BrowserのGroupタブで、Pressure_Facesグループを選択し、 Pressureダイアログ内のOKをクリックします。
圧力荷重が、グループのエンティティ群に付与されます。

加振荷重の生成

  1. AnalysisリボンのLoads and Constraintsグループから、Loadsツールをクリックします。
  2. 2次ツールセットからExcitationツールをクリックします。
    Excitation Loadダイアログが開きます。
  3. Excitation Loadダイアログで、Amplitudeテーブルの横にあるCreateをクリックします。
    Create Tableダイアログが開きます。
  4. Create Tableダイアログで、Loading TyperにFrequency-Amplitudeを選択し、以下のように値を入力してOKをクリックします。
    16. 加振荷重のAmplitude Tableを定義


  5. Excitation Loadダイアログで、以下のように値を入力し、OKをクリックします。
    定義されたPressure_Loadは、自動的に加振荷重として設定されます。
    17. 加振荷重の入力


固定された拘束の追加

Model BrowserのSolutionsタブのPretension_Case荷重ケースの下で、Carrier_Fixed拘束を右クリックし、context menuからAdd to Current Loadcaseを選択します。
Carrier_Fixed拘束がPreloaded_Mfreq荷重ケースに追加されます。

荷重ケースのパラメータと出力リクエストの定義

  1. Model BrowserのSolutionsタブでPreloaded_MFreq荷重ケースを右クリックし、context menuからLoadcase Parametersを選択します。
    Loadcase Parametersダイアログが開きます。
  2. Loadcase Parametersダイアログで、以下のように値を入力し、OKをクリックします。
    18. 周波数応答解析の荷重ケースのパラメータ


  3. Preloaded_MFreq荷重ケースを右クリックし、context menuからResult Requestを選択します。
    Result Requestダイアログが開きます。
  4. Result Requestダイアログで、以下のように値を入力し、OKをクリックします。
    19. 周波数応答解析のための出力リクエスト


接触の作成

  1. AnalysisリボンのLoads and Constraintsグループから、Contactツールをクリックします。
    Define Contactダイアログが開きます。
  2. Cover_Bolts接触を作成します。
    1. Define Contactダイアログで、以下のように値を入力します。
    2. modeling windowで、Main bodyにCoverを、Secondary bodyにBoltsを選択します。
    3. Define Contactダイアログで、Applyをクリックします。
    20. CoverとBolts間の接触


  3. Carrier_Bolts接触を作成します。
    1. Define Contactダイアログで、以下のように値を入力します。
    2. modeling windowで、Main bodyにCarrierを、Secondary bodyにBoltsを選択します。
    3. Define Contactダイアログで、Applyをクリックします。
    21. CarrierとBolts間の接触


  4. Cover_Carrier接触を作成します。
    1. Define Contactダイアログで、以下のように値を入力します。
    2. modeling windowで、Main bodyにCoverを、Secondary bodyにCarrierを選択します。
    3. Define Contactダイアログで、OKをクリックします。
    この接触は、CarrierボディとCoverボディが重ならないように作られます。
    22. CoverとCarrier間の接触


解析と結果の確認

解析の実行

modeling windowのSolutionsタブでResultsを右クリックし、context menuからUpdateを選択します。
解析の実行が始まります。

結果の解釈

モデルの設定どおりに正常に計算されると、その結果が自動的に入力モデルに追加されます。

  1. ResultsパネルでLoad Caseを変更し、Preloaded_MFreq loadcase荷重ケースの結果を確認します。
    Simulation of Resultsパネルは、結果が計算されたすべての周波数を一覧表示します。
    23. 荷重ケースの変更


  2. Resultsパネルを使用して、結果コンポーネントを変更します。
Preloaded_MFreq の異なる周波数での結果変位結果の例を図 24に示します。
24. 変位結果の例


グラフのプロット

本ステップでは、Preloaded_MFreqサブケースの異なる周波数における結果の変位のグラフをプロットします。

  1. ResultsリボンのResultsグループから、XY Plotツールをクリックします。
    X Y Plotダイアログが開きます。
  2. X Y Plotダイアログで、Data typeをLoadcase/Frequencyに切り替えます。
    25. データタイプの変更


  3. X Dataに、Loadcaseをクリックします。
    Loadcaseダイアログが開きます。
  4. LoadcaseダイアログでSubcase2 (Preloaded_MFreq)チェックボックスを有効にし、OKをクリックします。
    26. グラフをプロットするためにサブケースを選択


  5. modeling windowでモデルから任意の節点を選択し、X Y PlotダイアログでPlotをクリックします。
    27. グラフ例