SS-T: 4010 非線形構造解析

SimSolidで構造非線形解析を実行します。

目的
SimSolidは、簡略化されていない形状を使用したパートとアセンブリに対して機能するメッシュレス構造解析を実行しますが、ジオメトリの不完全性に寛容で、数秒から数分で実行を完了します。このチュートリアルでは次の操作を実行します：
  • 構造非線形解析（材料と接触）を作成します。
モデルの説明
このチュートリアルには以下のファイルが必要です。
  • Material_Separating_NonLinearity.ssp
  • Stress_strain_curve.csv


図 1.
このプロジェクトファイルには以下の指定があります。
  • すべてのパートの材料がアルミニウムに設定されている。
  • ギャップのトレランスが0.6mm、貫通のトレランスが0.3mmである標準結合。
  • 解析を目的として、すべての滑り接触が固着に変更されている。

プロジェクトを開く

  1. 新しいSimSolidセッションを開始します。
  2. メインウィンドウのツールバーで、Open Project をクリックします。
  3. Open project fileダイアログで、Material_Separating_NonLinearity.sspを選択します。
  4. OKをクリックします。

非線形材料の定義

  1. メインメニューで、Settings > Material databaseをクリックします。


    図 2.
  2. Define material databaseウィンドウで、Edit currentをクリックします。


    図 3.
  3. ダイアログで、Sample non linear materialsフォルダーを右クリックし、コンテキストメニューからAdd Materialを選択します。


    図 4.
  4. Add stress-strain curve....を選択します。Von Mises Stressを選択します。Add stress-strain curve...を選択します。
  5. Editをクリックします。
  6. 応力ひずみカーブをインポートします。
    1. Stress-strain curveウィンドウでImport CSVをクリックします。
    2. import unitsウィンドウで、Pascalを選択します。
    3. ファイルエクスプローラで、Stress_strain_curve.csvを参照してOpenをクリックします。
    4. ダイアログでOKをクリックします。


      図 5.
    Edit Material databaseダイアログでは、インポートした応力-ひずみ曲線から計算された弾性係数を確認できます。


    図 6.
  7. このダイアログにその他の値を入力します。
    1. Poisson's ratioに0.3と入力します。
    2. Densityに7.85e+03と入力します。
    3. Ultimate tensile stressに0と入力します。
    4. Thermal expansion coeff.に1.2e-5と入力します。
    5. Thermal conductivityに5.6e+1と入力します。
  8. 材料名をSteel NLに設定します。
  9. Applyをクリックします。
  10. 保存をクリックします。Editをクリックします。Closeをクリックします。Apply to all partsをクリックします。Saveをクリックします。

材料の割り当て

  1. ProjectツリーでAssemblyブランチをクリックします。ProjectツリーでAssemblyブランチをクリックします。ProjectツリーでConnectionsブランチをクリックします。Projectツリーで、Assemblyブランチをクリックします。
  2. Projectツリーで、Controlキーを押しながら、図 7に示すようにパートを複数選択します。
    図 7.
  3. （Apply material）をクリックします。
  4. ダイアログで、をクリックしてSample non-linear materialsフォルダーを展開します。
  5. リストからSteel NLを選択します。
  6. Apply to selected partsをクリックします。


    図 8.
  7. OKをクリックします。
    ProjectツリーのAssemblyブランチで、材料特性がパートごとに特定されます。

非線形構造解析の作成

  1. メインウィンドウのツールバーで、 > Structural non-linearをクリックします。


    図 9.
  2. ダイアログで、Separating contactチェックボックスとMaterial non-linearチェックボックスをオンにします。


    図 10.
  3. OKをクリックします。

接触条件の編集

  1. ProjectツリーでConnectionsブランチを展開します。ProjectツリーでModal 2ブランチを展開します。ProjectツリーでConnectionsブランチを展開します。
  2. Controlキーを押しながら、図 11に示すように結合を複数選択します。


    図 11.
  3. 右クリックして、コンテキストメニューからEdit Default contact conditionsを選択します。
  4. ダイアログで、Separatingを選択します。
  5. Friction coefficientを0.1に設定します。
  6. OKをクリックします。


    図 12.

完全拘束の作成

  1. Analysisワークベンチで、Immovable Support をクリックします。
  2. ダイアログでFacesラジオボタンが選択されていることを確認します。
  3. 図 13にオレンジ色で表示されているフェイスをモデリングウィンドウで選択します。


    図 13.
  4. OKをクリックします。

ボルトの締め付け

  1. Analysisワークベンチで（Bolt tightening）を選択します。
  2. モデリングウィンドウで、図 14に示すようにボルトを選択します。


    図 14.
  3. Thread pitchに1.25と入力します。
  4. Number of turnsに1と入力します。
  5. OKをクリックします。

荷重の定義

  1. ワークベンチツールバーで、 > Force/Displacementを選択します。


    図 15.
  2. ダイアログでFaceラジオボタンを選択します。
  3. 図 16に示すようにフェイスを選択します。


    図 16.
  4. Total force or displacement along axesのZに-10000と入力します。
  5. OKをクリックします。

解析の実行

  1. ProjectツリーでAnalysisワークベンチを開きます。
  2. （Solve）をクリックします。

結果の表示

  1. Analysisワークベンチツールバーで、（Results plot）アイコンをクリックします。
  2. メニューでDisplacement Magnitudeを選択します。メニューでTemperatureを選択します。メニューで、Displacement Magnitudeを選択します。
    Legendウィンドウが開いてコンタープロットが表示されます。Resultsウィンドウが表示されます。さまざまなゾーンのプロットを確認できます。

ボルト力の確認

  1. Analysisワークベンチのツールバーで（Bolt/Nut resultant forces）を選択します。
    Bolt/nut forcesダイアログが表示されます。
  2. オプション: 力を.csvファイルとして保存するには、ダイアログでSave CSVを選択します。

接触応答の確認

Analysisワークベンチのツールバーで（Contact response）を選択します。
図 17.
Response at connectionsダイアログが表示されます。