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 barでFile > 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 barでAdvanced > 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。
    図 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。
    図 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。
    図 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.gdaとDifferential_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。
      図 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。
    図 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。
    図 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。
    図 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 barでAdvanced > 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。
    図 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。
    図 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。
    図 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。
    図 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。
    図 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。
    図 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。
    図 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。
    図 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。
    図 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。
    図 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。
    図 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。
    図 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。
    図 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。
    図 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。
    図 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。
    図 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。
図 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。
    図 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。
    図 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。
    図 27. グラフ例