RD-E：0500 ビームフレーム

ビームフレームが初速度を持つ質量から衝撃を受けます。

端部を固定されたビームフレームが、その中心点に、初速度を持つ点の質量からの衝撃を受けます。材料はJohnson-Cookの弾塑性則です。モデルはビーム要素でメッシュ化されます。衝撃を受ける節点を含む1つのセカンダリ節点のみの無限剛壁に初速度が与えられます。この例題は動的問題として考慮され、非線形陽解法ソルバーが用いられます。
図 1.

rad_ex_5_beam

陽解法アプローチで衝撃後の構造の準-静的つり合いを見つけます。

使用されるオプションとキーワード

衝突する質量はスライドする平面剛壁（/RWALL）でシミュレートされ、初速度10 ms-1と質量3000 gを持ちます。1つのセカンダリ節点（ポイント衝突をシミュレートするための節点O）のみが存在します。

点A、F、F'、D、E、E' は完全拘束されます。
図 2. 境界条件

rad_ex_fig_5-3
図 3. 剛壁タイプ無限平面

rad_ex_fig_5-4

入力ファイル

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モデル概要

この例題の目的はビーム要素を用いた静解析を実行することです。

点の質量（3 kg）がビームフレームの点O（図 4の形状参照）に速度10 ms-1でZ方向に衝突します。ビームはスチール製で、それぞれの断面は（それぞれの側面の長さが6 mmの）正方形断面です。
図 4. フレームの形状

rad_ex_fig_5-1

寸法は：AB = BC = CD = BE = BF = E’C = CF’ = 90 mm

点 A,、D、E、F、E’、F’が拘束されます。
ビームプロパティ
値
断面積
36 mm2
YおよびZ方向の慣性モーメント
108 mm4
X方向の慣性モーメント
216 mm4
用いられるスチール材料は以下の特性です：
材料特性
値
密度
0.0078 [ g m m 3 ] MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaamWaaeaada WcaaqaaiaadEgaaeaacaWGTbGaamyBamaaCaaaleqabaGaaG4maaaa aaaakiaawUfacaGLDbaaaaa@3BBC@
ヤング率
200 000 [ MPa ] MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqGqFfpeea0xe9vq=Jb9 vqpeea0xd9q8qiYRWxGi6xij=hbba9q8aq0=yq=He9q8qiLsFr0=vr 0=vr0db8meaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaadaWadaqaai Gac2eacaGGqbGaaiyyaaGaay5waiaaw2faaaaa@3BE6@
ポアソン比
0.3
降伏応力
320 [ MPa ] MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqGqFfpeea0xe9vq=Jb9 vqpeea0xd9q8qiYRWxGi6xij=hbba9q8aq0=yq=He9q8qiLsFr0=vr 0=vr0db8meaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaadaWadaqaai Gac2eacaGGqbGaaiyyaaGaay5waiaaw2faaaaa@3BE6@
硬化パラメータ
134.65 [ MPa ] MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqGqFfpeea0xe9vq=Jb9 vqpeea0xd9q8qiYRWxGi6xij=hbba9q8aq0=yq=He9q8qiLsFr0=vr 0=vr0db8meaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaadaWadaqaai Gac2eacaGGqbGaaiyyaaGaay5waiaaw2faaaaa@3BE6@
硬化指数
1.0

他の全ての係数はデフォルト値に設定されます。塑性はLAW2を用いて破断なしで考慮されます。

モデリング手法

メッシュは規則的なビームメッシュで、それぞれのビームは9 mmの長さ（トータル = 70 ビーム）です。
図 5. 節点の位置を示すフレームのメッシュ

rad_ex_fig_5-2

結果

曲線とアニメーション

点BとOの変位と速度に関する時刻歴を参照する主な結果を示します。
図 6. 点 BとOの変位

rad_ex_fig_5-5
図 7. 点 BとOの速度（安定化）

rad_ex_fig_5-6
図 8. ビーム要素15（Oの近く）の法線方向とせん断力

rad_ex_fig_5-7
図 9. エネルギー評価（6 msで安定化に到達）

rad_ex_fig_5-8
図 10. 節点変位（最大 = 30.96 mm）

rad_ex_fig_5-9
図 11. 塑性ひずみ（最大 = 20.1%）

rad_ex_fig_5-10