OS-T：1530 バンパーの衝突

本チュートリアルでは、非線形過渡解析のセットアップについて説明します。チュートリアルにおいては、ストッパーは剛体と定義されています。



図 1. 荷重ケースと荷重ステップを含んだFEモデル
以下のステップが含まれます：
  • モデルのHyperMeshへの読み込み
  • 非線形材料のセットアップ
  • 非線形解析のセットアップ
  • 結果のHyperViewでの表示

HyperMeshの起動とOptiStructユーザープロファイルの設定

  1. HyperMeshを起動します。
    User Profilesダイアログが現れます。
  2. OptiStructを選択し、OKをクリックします。
    これで、ユーザープロファイルが読み込まれます。ユーザープロファイルには、適切なテンプレート、マクロメニュー、インポートリーダーが含まれており、OptiStructモデルの生成に関連したもののみにHyperMeshの機能を絞っています。

モデルのオープン

  1. File > Open > Modelをクリックします。
  2. optistruct.zipファイルから自身の作業ディレクトリに保存したBumper_impact.hmファイルを開きます。モデルファイルへのアクセスをご参照ください。
  3. Openをクリックします。
    Bumper_impact.hmデータベースが現在のHyperMeshセッションに読み込まれます。データベースには幾何および弾性材料データのみが含まれます

モデルのセットアップ

TABLES1カーブの作成

  1. Modelブラウザ内で右クリックし、コンテキストメニューからCreate > Curveを選択します。
    デフォルトの荷重コレクターがエンティティエディターに表示されます。
  2. Curve editorウィンドウが表示されます。Newをクリックし、Name=にTABLES1と入力してproceedをクリックします。
  3. Card Imageには、TABLES1を選択します。
  4. Modelブラウザ内で右クリックし、Editを選択します。
  5. Curve EditorのTableで、図 2に示す数値データを入力します。x軸はひずみに、y軸は応力に対応します。


    図 2. 塑性材料の応力-ひずみ曲線の定義
  6. Curve Editorを閉じます。

材料の生成

  1. Modelブラウザ内で右クリックし、コンテキストメニューからCreate > Materialを選択します。
  2. NameにPlastic_matと入力します。
    新しい材料Plastic_matが作成されました。
  3. 各欄の横に材料の値を入力します。
    1. E（ヤング率）に2800と入力します。
    2. NU（ポワソン比）に0.2と入力します。
    3. RHOに1.2e-09と入力します。
    4. MATX36をアクティブにし、MATX_typeにMATX36を選択します。
      これで、区分線形弾塑性材料に材料プロパティが定義されました。
    5. TYPEにPLASTICを選択します。
    6. EPST1に0.4と入力します。
    7. EPST2に0.8と入力します。


    図 3. 塑性材料の定義
  4. TIDをクリックし、TABLES1をアサインします。

プロパティの生成

  1. Modelブラウザ内で右クリックし、コンテキストメニューからCreate > Propertyを選択します。
    デフォルトのPSHELLプロパティがエンティティエディターに表示されます。
  2. NameにBumperと入力します。
  3. Materialに、Unspecified > Materialをクリックします。
  4. Select Materialダイアログでを選択し、OKをクリックします。


    図 4. プロパティBumperにPlastic_matを選択
  5. T に2.85と入力します。
  6. 非線形解析のための追加のSHELLプロパティにPSHELLXをアクティブ化します。
  7. NIPに5と入力します。
  8. ITHICKをアクティブにし、VARを選択して板厚の変化を考慮に入れます。
  9. IPLASにNEWTを選択します。


    図 5. Bumperの特性値
    新しいプロパティBumperが2D PSHELLとして作成されています。材料情報もこのプロパティに割り当てられています。
  10. Modelブラウザで、Componentsフォルダーを展開し、コンポーネントBumper_T1をクリックします。
    コンポーネント欄がエンティティエディターに表示されます。
  11. Propertyに、Unspecified > Propertyをクリックします。
  12. Select Propertyダイアログで、を選択し、OKをクリックします。

    コンポーネントBumper_T1が同じ名称のプロパティで更新されており、現在は“Current Component”です（Bumper_T1について下部右側のボックスを参照のこと）。このコンポーネントは板厚2.85のプロパティの定義を用いています。材料Plastic_matがこのコンポーネントにより参照されています。

  13. Bumper_T1と同じ手順で、BumperプロパティをコンポーネントBumper_T2に割り当てます。
  14. Modelブラウザで右クリックしコンテキストメニューから<uicontrol>Optimization</uicontrol><uicontrol>Response</uicontrol>Create > Propertyを選択します。
    デフォルトのPSHELLプロパティがエンティティエディターに表示されます。
  15. NameにStopperと入力します。


    図 6. Stopperの特性値
  16. MaterialにStopper_Matを選択します。
  17. T（プレートの板厚）に、1と入力します。
  18. Modelブラウザで、コンポーネントをクリックします。
    コンポーネント欄がエンティティエディターに表示されます。
  19. Propertyに、Unspecified > Propertyをクリックします。
  20. Select Propertyダイアログで、を選択し、OKをクリックします。

PCONTXプロパティの作成

  1. Modelブラウザ内で右クリックし、コンテキストメニューからCreate > Propertyを選択します。
  2. NameにContactと入力します。
  3. Card Imageには、PCONTを選択します。
  4. PCONTXをアクティブにし、PCONTX TypeをPCONTXに変更します。
  5. FRICに0.8と入力します。
  6. IGAPにVARを選択します。
    これで、接触の時間と空間の両方でギャップが変化します。
  7. STIF1に4と入力します。
    これで、SecondaryとMainの両方について剛性が計算されます。
  8. IFORMにSTIFFを選択します。
    使用される摩擦ペナルティのタイプを定義します。

セットセグメントの作成

後に接触グループの作成に使用される接触サーフェスを定義します。

  1. Modelブラウザで右クリックしコンテキストメニューからCreate > Set Segmentを選択します。
  2. Nameに、Mainと入力します。
  3. コンポーネントStopperを右クリックし、Isolate Onlyを選択します。
  4. Entity IDsをクリックし、Stopperに対応している要素を選択します。
    注: 選択パネルを必ずfacesからelementsに切り替えてください。
  5. elemsをクリックします。
    Selectionパネルが開きます。
  6. Elements > Displayedをクリックします。
    これで、コンポーネントStopperに対応するすべての要素が選択されます。
  7. これで、 Stopperに対応する要素を含んだMain接触サーフェスが作成されます。


    図 7. Main接触サーフェスの作成
  8. 同様にして、コンポーネントBumper_T1およびBumper_T2に対応する要素を含んだSecondary接触サーフェスを作成します。

接触グループの作成

ここで接触グループが定義されます。

  1. Modelブラウザで右クリックしコンテキストメニューからCreate > Groupを選択します。
  2. Card Imageには、CONTACTを選択します。
  3. NameにBumper_contactと入力します。
  4. Property OptionにProperty Idを選択します。
  5. PIDを展開し、Contact surfacesを選択します。


    図 8. 接触グループの作成
  6. Secondary (SSID)にSecondaryを選択します。
  7. Main (MSID)にMainを選択します。
  8. MORIENTContact Orientation）にNORMを選択します。

荷重と境界条件の適用

次のステップでは、RBE2に対応する節点にSPC拘束を付与します。SPCADDを用いた2つのSPCが追加されます。

SPC荷重コレクターの作成

  1. Modelブラウザ内で右クリックし、コンテキストメニューからCreate > Load Collectorを選択します。
    デフォルトの荷重コレクターがエンティティエディターに表示されます。
  2. Nameにspclと入力します。
  3. Constraintsをクリックし、Constraintsパネルを開きます。
  4. 節点10356、10357、10358、10359、10360、10361、10362、10363、10367、および10368を選択し、すべての自由度を拘束します。


    図 9. 選択された節点のすべての自由度を拘束
  5. Createをクリックします。
    これで選択された節点にこれらの拘束条件が付与されます。
  6. 別の荷重コレクターを作成し、Nameにspc2と入力します。
  7. Createをクリックします。
  8. 節点25744、25743、10366を選択し、自由度 2、3、4、5および6を拘束します。
  9. Modelブラウザで右クリックしコンテキストメニューから<uicontrol>Optimization</uicontrol><uicontrol>Response</uicontrol>Create > Load Collectorを選択します。
  10. Nameにspc_addと入力します。
  11. Card Imageには、SPCADDを選択します。
  12. SPCADD_Num_Setに2と入力します。
    2x1のテーブルが生成されます。
  13. 先に作成されたspc1とspc2を選択します。
    spc1とspc2が1つのカードに結合されます。

初速度の作成

  1. Modelブラウザ内で右クリックし、コンテキストメニューからCreate > Load Collectorを選択します。
    デフォルトの荷重コレクターがエンティティエディターに表示されます。
  2. NameにVelocityと入力します。
  3. BCs > Create > Constraintsをクリックします。
  4. Load Types=にTIC(V)を選択します。
  5. 節点10366を選択します。


    図 10. 初速度の付与
  6. dof1を選択し、694.44と入力します。


    図 11. 初速度の定義

TSTEP荷重コレクターの作成

  1. Modelブラウザ内で右クリックし、Create > Load Collectorを選択します。
  2. NameにTSTEPと入力します。
  3. Card Imageに、ドロップダウンメニューからTSTEPを選択します。
  4. NUに200と入力します。
  5. DTに0.001と入力します。
  6. Closeをクリックします。

NLPARM荷重コレクターの作成

  1. Modelブラウザ内で右クリックし、Create > Load Collectorを選択します。
  2. NameにNLPARMと入力します。
  3. Colorをクリックし、カラーパレットから色を選択します。
  4. Card Imageに、ドロップダウンメニューからNLPARMを選択します。
  5. NINCに500と入力します。
  6. DTに0.001と入力します。
  7. MAXITERに80と入力します。
  8. CONVにPWを選択します。
  9. TTERMに0.1と入力します。
  10. EPSPに0.001と入力します。
  11. EPSWに1e-6と入力します。

NLOUT荷重コレクターの作成

  1. Modelブラウザ内で右クリックし、Create > Load Collectorを選択します。
  2. NameにNLOUTと入力します。
  3. Card Imageに、ドロップダウンメニューからNLOUTを選択します。
  4. NINTに100と入力します。

出力コントロールパラメータの定義

  1. Analysisページからcontrol cardsをクリックします。
  2. GLOBAL_OUTPUT_REQUESTをクリックします。
  3. DISPLACEMENT、ELFORCE、STRESSおよびSTRAINの下で、OptionをYesに設定します。
  4. returnを２回クリックし、メインメニューに進みます。

DTIとUNITSの作成

  1. メニューバーからSetup > Create > Control Cardsをクリックし、Control Cardsパネルを開きます。
  2. DTI_UNITSをクリックします。
  3. 単位系を、図 12に示すとおり定義します。


    図 12.
  4. returnを2回クリックし、メインメニューに戻ります。

荷重ステップの作成

  1. Modelブラウザ内で右クリックし、Create > Load Stepを選択します。
    デフォルトの荷重コレクターがエンティティエディターに表示されます。
  2. Nameに Bumper_impactと入力します。
  3. TypeにドロップダウンメニューからNonlinear transientを選択します。
  4. SPCにspcaddを選択します。
  5. TSTEPにtstepを選択します。
  6. NLPARM(LGDISP)に、nlparmを選択します。
  7. DLOADに、荷重コレクターのリストからdloadを選択します。
  8. NLADAPTに、荷重コレクターのリストからNLAdaptを選択します。
  9. NLOUTにNLoutを選択します。
  10. SUBCASE OPTIONの下でANALYSISをトグルし、TYPE DTRANを選択します。
  11. NLMONを有効にし、nlmonを選択します。
  12. SPC Select Loadcolダイアログで、荷重コレクターのリストからspc_addを選択し、OKをクリックします。
    これで、上記で作成された境界条件が選択されます。
  13. IC Select Loadcolダイアログで、荷重コレクターのリストからVelocityを選択し、OKをクリックします。
    これで、上記で作成された境界条件が選択されます。
  14. 同様に、TSTEP、NLPARM_LGDISP、およびNLOUTを選択し、対応する荷重コレクターを割り当てます。

ジョブのサブミット

  1. AnalysisページからOptiStructパネルをクリックします。

    OS_1000_13_17
    図 13. OptiStructパネルへのアクセス
  2. save asをクリックします。
  3. Save Asダイアログで、OptiStructモデルファイルを書き出す場所を指定し、ファイル名としてbumper_impact.hm と入力します。
  4. Saveをクリックします。
    入力ファイル欄には、Save Asダイアログで指定されたファイル名と場所が表示されます。
  5. export optionsのトグルをallにセットします。
  6. run optionsのトグルをanalysisにセットします。
  7. OptiStructをクリックし、ジョブをサブミットします。

結果の表示

  1. コマンドウィンドウにProcess completed successfullyというメッセージが現われたら、 HyperViewをクリックします。
  2. 結果を開き、100%載荷における変位とフォンミーゼス応力コンターをプロットします。
  3. ツールバー上でresultsContour-16（Contour）をクリックします。
  4. Result typeの下で、１つ目のドロップダウンメニューからElement Stresses (2D & 3D)(t)を選択します。
  5. Result typeの下で、2つ目のドロップダウンメニューからvonMisesを選択します。


    図 14. Contourパネル
  6. Contour panel内の欄が図 14内のものと一致することを確認し、Applyをクリックします。


    図 15. 解析についての変位と応力の結果