OS-T：1540 自己接触を用いたコイルばねの圧縮

本チュートリアルでは、自己接触を用いてばねの圧縮をシミュレートする方法について学習します。



図 1. 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
  • 自己接触のセットアップ
  • 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spring_selfcontact.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。
    spring_selfcontact.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、ばねモデルおよびそれに割り当てられたプロパティが含まれます。

モデルのセットアップ

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、Secondaryと入力します。
  3. Entity IDsをクリックしてばねに対応する要素を選択します。
  4. 選択パネルで、ドロップダウンメニューからadd solid facesを選択します。
  5. フェイスに対応するすべてのフェイスを選択します。


    図 2. セットセグメントの作成

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Self Contactと入力します。
  4. Selection TypeにContact surfacesを選択します。
  5. Secondary (SSID)にSelf contactを選択します。
  6. DISCRETにS2S (Surface to Surface)を選択します。

荷重と境界条件の適用

次のステップでは、節点36945および36946（RBE2に対応する節点）はすべての自由度が拘束され、-52mm（圧縮の場合-ve）の変位が節点36945に付与されます。非線形解析に必要とされるその他の荷重コレクターも定義されます。

SPCS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spcs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36945および36946を選択し、すべての自由度を拘束します。


    図 3. 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。

Displacement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Displacement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36945を選択します。
  5. load typesにSPCDと入力します。
  6. dof2を選択し、値-52を入力します。


    図 4. 節点36945の変位の付与
  7. return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。

NLADAPT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NLADAPTと入力します。
  3. Card Imageに、ドロップダウンメニューからNLADAPTを選択します。
  4. NCUTSに10と入力します。


    図 5. NLADAPTカードの作成
  5. Modelブラウザ内で右クリックし、Create > Load Collectorを選択します。
  6. NameにNLADAPT2と入力します。
  7. DTMAXに0.025と入力します。
  8. DTMIN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20と入力します。
  5. SVNONCNVをアクティブにします。


    図 6. NLOUTカードの作成

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. CONTF、DISPLACEMENT、SPCF、STRESSの下で、OptionをYesに設定し、Output formatにH3Dを選択します。
  4. returnを２回クリックし、メインメニューに進みます。

非線形モニターのアクティブ化

  1. AnalysisページからControl Cardsを選択します。
  2. Control CardsにPARAMを選択します。
  3. NLMONにYESを選択します。

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SelfContactと入力します。
  3. SPC Select Loadcolダイアログで、荷重コレクターのリストからSPC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。
  4. LOAD Select Loadcolダイアログで、荷重コレクターのリストからDisplacement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。
  5. 同様に、NLPARM (LGDISP)、NLADAPT、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 7. 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spring_selfcontact.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 8. Contourパネル
  6. Contour panel内の欄が図 8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 9. 解析についての変位と応力の結果