OS-T：1960 ポイント-可変形曲線ジョイント定義

本チュートリアルでは、フックとフレキシブルなケーブルのマルチボディ動的解析（シミュレーションタイプ： 時刻歴応答解析）がOptiStructを用いて実行されます。

まず、既存の有限要素モデルがHyperMeshに読み込まれます。残りの設定（ジョイントの作成、荷重定義など）は、HyperMeshで実施します。フレキシブルケーブルモデルの大変形のポスト処理にはHyperViewが用いられます。

rd4060_hook
図 1. ケーブル上のフックの回転
JOINTS（固定、PTDCV）、PFBODY、 PRBODY、MBDCRVとマルチボディ動的サブケースの生成方法について学びます。

rd4060_HM_model
図 2. HyperMeshでのモデル

フレキシブルケーブルは50の異なるCBAR要素（PFBODY）からなり、このフレキシブルボディの端部は固定ジョイントを用いて 地面（GROUND）に結合されています。

フック（PRBODY）は外部グラフィックでフレキシブルケーブルに PTDCVジョイントで結合されています。

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flex_cable.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。
    flex_cable.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。

モデルのセットアップ

剛体（PRBODY）の生成

  1. Analysisページからパネルbodiesをクリックします。
  2. createサブパネルを選択します。
  3. body=欄にHookと入力します。
  4. type=をクリックしPRBODYを選択します。
  5. プロパティセレクターを使って、Hookを選択します。
  6. nodesをダブルクリックし、by idを選択して14399と入力します。
  7. createをクリックします。
  8. returnをクリックします。

弾性体（PFBODY）の生成

PFBODY は、マルチボディシミュレーションのための弾性体定義です。PFBODYは剛体を、有限要素のプロパティ、要素、節点のリストとは別に 定義します。
  1. Analysisページからパネルbodiesをクリックします。
  2. createサブパネルを選択します。
  3. body=欄にCableと入力します。
  4. type=をクリックし、PFBODYを選択します。
  5. プロパティセレクターを使って、Cableを選択します。
  6. nodesをダブルクリックし、by idを選択して1, 2と入力します。
  7. CMS MethodをCraig-Bamptonに設定します。
  8. frequency upper boundがupper bound defaultに設定されていることを確認します。
  9. number of modesをnmodes=に設定し、15と入力します。


    図 3.
  10. createをクリックします。
  11. returnをクリックします。

地面のボディ（GROUND）の生成

注: 地面のボディを定義する際に、プロパティの選択は必要とされません。
  1. Analysisページからパネルbodiesをクリックします。
  2. createサブパネルを選択します。
  3. body=欄にGroundと入力します。
  4. type=をクリックしGROUNDを選択します。
  5. nodesをダブルクリックし、by idを選択して14397, 14398と入力します。
  6. createをクリックします。

可変形曲線の定義

  1. Modelブラウザで右クリックしてCreate > Setを選択します。
    デフォルトのセットテンプレートがエンティティエディターに表示されます。
  2. Nameにdeform_curveと入力します。
  3. Card ImageをMBDCRVに設定します。
  4. Set Typeをorderedに設定します。
  5. エンティティIDを選択します。
    1. Entity IDsに、0 Nodes > Nodes.をクリックします。
    2. パネル領域で、by pathをクリックします。
    3. CBAR要素から成るフレキシブルケーブルの２つの単点における節点を選択します。
      ケーブル上の全ての節点が自動的に選択されます。
    4. proceedをクリックします。

OS_1960_01
図 4.

ジョイントの作成

ここでは、PTDCVジョイントを含む全ての必要なジョイントを作成します。

モデルには３つのジョイントが必要です。２つのケーブルと地面の間の固定ジョイントとフックのケーブルの間のPTDCRVです。
  1. コンポーネントjointsを作成します。
    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 > Componentを選択します。
      デフォルトのコンポーネントテンプレートがエンティティエディターに表示されます。
    2. Nameにjointsと入力します。
  2. メニューバーでMesh > Create > 1D Elements > Jointsをクリックします。
    Jointsパネルが開きます。
  3. ケーブルの一端と地面との間に固定ジョイントを作成します。
    1. joint typeをfixedに設定します。
    2. first terminalとしてnode ID 1を、second terminalとしてnode ID 14397を選択します。
      ヒント: 節点1と14397は一致しています。optionsパネル> graphicsサブパネルで重複節点をピックすることで、それら重複節点をモデリングウィンドウで選択します。
    3. createをクリックします。
  4. ケーブルの他端と地面との間に固定ジョイントを作成します。
    1. joint typeをfixedに設定します。
    2. first terminalとしてnode ID 2を、second terminalとしてnode ID 14398を選択します。
    3. createをクリックします。
  5. PTDCVジョイントを作成します。
    1. joint typeをptdcvに設定します。
    2. first terminalとしてnode ID 14399を選択します。
    3. set=をクリックしdeform_curveを選択します。
      deform_curveエンティティセットがMBDCRVとして定義されます。
    4. createをクリックします。

    os_1960_05
    図 5.
  6. returnをクリックします。

荷重コレクターの作成

モデルに与える重力荷重とマルチボディシミュレーション用パラメータを指定するためのMBSIMバルクデータカードをこの演習で作成します。

  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 > 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gravity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をGRAVに設定します。
  5. 以下に示す値を入力します。


    図 6.
  6. もう1つの荷重コレクターを作成します。
    1. NameにSIMと入力します。
    2. Card Imageに、MBSIMを選択します。
    3. 以下に示す値を入力します。


      図 7.

荷重ステップの作成

  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 > Load Stepを選択します。
    デフォルトの荷重ステップがエンティティエディターに表示されます。
  2. NameにDynamicと入力します。
  3. 解析のタイプをMulti-body dynamicsに設定します。
  4. MLOADを定義します。
    1. MLOADに、Unspecified > Loadcolをクリックします。
    2. Select Loadcolダイアログでgravityを選択し、OKをクリックします。
  5. MBSIMを定義します。
    1. MBSIMに、Unspecified > Loadcolをクリックします。
    2. Select LoadcolダイアログでSIMを選択し、OKをクリックします。

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 8. 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flex_cableと入力します。
    OptiStruct入力ファイルには、拡張子 .femが推奨されます。
  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. memory optionsのトグルはmemory defaultにセットします。
  8. OptiStructをクリックし、OptiStructジョブを開始します。
ジョブが成功した場合、flex_cable.femが書き出されたディレクトリに新しい結果ファイルがあるはずです。何らかのエラーがある場合、flex_cable.outファイルはデバッグを手助けするエラーメッセージを探すのに良い場所です。
そのディレクトリに書かれるデフォルトのファイルは：
flex_cable.html
問題の定式と解析結果のサマリーに関する解析のHTMLレポート。
flex_cable.out
ファイルの設定、最適化問題の設定、実行に必要なRAMおよびディスクスペースの推定量、各最適化反復計算の情報、解析時間等、特定の情報を含むOptiStructの出力ファイル。ワーニングおよびエラーに関しては、このファイルを確認すること。
flex_cable.h3d
HyperViewバイナリ結果ファイル。
flex_cable.res
HyperMeshバイナリ結果ファイル。
flex_cable.stat
解析のプロセスの間のそれぞれのステップでのCPU情報を提供する、解析のプロセスの要約。

結果の表示

このステップでは、HyperMeshのOptiStructパネルで起動するHyperView内で結果を可視化します。

HyperViewは有限要素解析（FEA）、マルチボディシステムシミュレーション、ビデオと工学データのための完全なポストプロセッシングと表示の環境です。

  1. AnalysisページのOptiStructパネルから、をクリックします。

    Load modelとLoad resultsの右側入力欄にflex_cable.h3dのパスとファイル名が表示されます。これは、.h3dフォーマットにはモデルと結果データの両方が含まれているためです。

    モデルと結果は現在のHyperViewウィンドウに読み込まれます。

  2. Contour panelツールバーアイコンresultsContour-16をクリックします。
  3. Results type:の下で、Displacement(v)を選択します。
  4. Applyをクリックします。
  5. playback controlsの横のパネル内にあるAnimation Controlsを使ってアニメーションを開始 / 停止します。

    animation_toolbar
    図 9.
    1. Animate ModeがanimationTransient-24（Transient）にセットされていることを確認します。
    2. Start/Pause Animationアイコンをクリックし、アニメーションを開始します。
    3. アニメーションの再生中に、一番下のスライダを使って、アニメーションのスピードをコントロールします。
    4. Start/Pause Animationアイコンを再度クリックし、アニメーションを停止します。