液体ボディの作成

この関数では、SimSolidモデル内に液体ボディを定義し、閉じ込められた非粘性かつ非圧縮性の流体が構造に与える影響を表すことができます。これは、分布質量と、流体の非圧縮性に起因する剛性の寄与の両方を考慮します。

  1. プロジェクトツリーでアセンブリワークベンチを開きます。
  2. アセンブリワークベンチツールバーで 液体/気体ボディの作成 > 液体を選択します。
  3. モデリングウィンドウで、液体と接触するパートのフェイス（“接液面”）を慎重に選択します。
    注: 液体ボディはフェイスにのみ適用できます。
  4. オプション: 必要に応じて、接線面の追加チェックボックスを選択します。これにより、最初に選択したフェイスに接するすべてのフェイスが自動的に選択されます。これは連続する液体境界を素早く定義するのに便利です。
  5. 質量単位ドロップダウンメニューで、液体の総質量の単位を指定します。
  6. 総質量の値を入力します。
  7. OKをクリックします。
主な考慮事項と仮定
  • 接液面：選択するフェイスは、直接液体に接している面を表す必要があります。
  • 流体特性：
    • 液体は非粘性（内部摩擦や粘性の影響がない）で非圧縮性（圧力や変形によって体積が変化しない）であると見なされます。
    • スロッシング効果は考慮しません。つまり、加速や振動による容器内の液体の動的な動きはシミュレートされません。
  • エンクロージャーに関する推奨事項：正確に表現するため、液体ボディはソリッド構造内に完全に密閉することを強くお勧めします。
フリーサーフェス（開いている容器または薄層）の取り扱い
完全に密閉することをお勧めしますが、SimSolidでは、フリーサーフェスが存在する可能性のある状況について、特定の仮定が提供されています：
  • フラットプレート上の液体：液体ボディを単一のフラットプレートに適用する場合は、そのサーフェス上に液体の薄層が存在すると想定します。これは、プレートの寸法と比べて流体の深さが無視できるシナリオに適しています。
  • 開いている容器：完全に密閉されていない容器の場合、液体の“フリーサーフェス”は、選択した接液面のフリーエッジ間の最短経路によって決定されます。これにより、簡略化された平面のフリーサーフェスが形成されます。
  • 静的なフリーサーフェス：構成に関係なく、液体のフリーサーフェスは、解析中に変化しないと見なされます。その位置は一度定義されると固定され、動的なサーフェスの変動（波など）はモデル化されません。
液体ボディの適用に関する技術的詳細と影響
SimSolidで液体ボディを適用すると、単なる質量の追加に留まらず、解析に次のような大きな影響を与えます：
  • 分布質量と剛性の追加
    • 液体ボディは、単なる分布質量として表されるのではありません。系の剛性にも寄与します。この剛性は、直接液体体積の非圧縮性制約に起因します。
    • 液体ボディは、閉じられた、またはほぼ閉じられた空洞内のボリュームとしてモデル化されます。
  • 非圧縮性制約と相関する変位
    • 液体の体積は非圧縮性であると見なされるため、周囲の構造が変形してもその総体積は変化しません。
    • この一定体積の制約により、液体ボディが適用されるサーフェスの変位間には相関が生じます。ある接液面の変形は、閉じられた体積を一定に保つため、他の接液面の変形によって補償される必要があります。
      図 1.


    • 流体は閉じられた体積の変化に抵抗するため、この強力な連成は、特に振動モードや一般的な変形において、構造応答に大きな影響を与えます。
  • 振動モードへの影響
    • 非圧縮性流体は、流体が充填される構造の振動モードと固有振動数を大きく変化させる可能性があります。“付加質量”効果は固有振動数を低下させる一方で、（体積制約による）“付加剛性”効果は固有振動数を上昇させたり、新たな連成モードを生じさせる可能性があります。
  • 液体ボディ定義からの内部コンポーネントの除外
    • プレートまたはその他のソリッドコンポーネントが、その液体空洞の全体の体積を変えることなく、液体ボリューム内を移動する場合（閉じられた空間全体を変えずに液体を動かす内部バッフルプレートなど）、そのサーフェスを液体ボディ定義に含めないでください。
    • このような内部コンポーネントを含めると、そのサーフェスに非圧縮性制約が誤って課され、誤った結果が生じる可能性があります。液体ボディ定義は、液体ボリュームの外部境界に厳密に従う必要があります。

コメント

  1. 選択するフェイスは、液体に接している面にする必要があります。
  2. 液体は非粘性で非圧縮性であると見なされます。
  3. スロッシング効果は考慮しません。
  4. 液体ボディは構造内部に完全に閉じ込めることをお勧めします。
  5. 液体ボディのフリーサーフェスが想定される場合は、以下をご参照ください。
    • 液体ボディをフラットプレートに適用する場合は、液体の薄層を想定します。
    • 蓋のない容器の場合は、フリーエッジ間の最短経路によってフリーエッジが決まります。
    • 液体のフリーサーフェスは、解析中に変化しないと見なされます。
  6. 液体ボディを適用すると、次のような効果が見られます。
    • 構造に分布質量がかかるため、その慣性と動特性が変化します。
    • 流体用容器に収めた非圧縮性流体では、その容器の体積が変化しないことから、振動モードと一般的な変形が大幅に変化することが考えられます。