OS-SL-T：1020 ユニバーサルジョイントの疲労解析

本チュートリアルでは、ユニバーサルジョイントのCAD形状の上にどのように有限要素を生成するかを示します。

境界条件を指定して問題の有限要素解析を実行する方法を説明します。ポスト処理ツールを使用して、静的負荷によるジョイントの疲労寿命を測定します。

以下の演習が含まれます：
  • SimLabでの問題のセットアップ
  • 荷重と境界条件の適用
  • ジョブの実行
  • 結果の確認

SimLabの起動

SimLabを起動します。

モデルの読み込み

  1. メニューバーでFile > Import > Databaseをクリックします。
    Import Fileダイアログが開きます。
  2. Universal_Joint.zipファイルから自身の作業ディレクトリに保存したUniversal_Joint.gdaファイルを選択します。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。
    Universal_Joint.zipデータベースがSimLabに読み込まれます。.gdaファイルには、形状データのみが含まれます。

解析の作成

  1. ModelブラウザのAssemblyタブで、Universal JointとRBEボディを選択します。
  2. SolutionsリボンのPhysicsグループから、Structuralツールをクリックします。
    Create Solutionダイアログが開きます。
  3. Create Solutionダイアログで、以下のオプションを定義します。
    1. NameにStatic Loadingと入力します。
    2. Solverにを選択します。
    3. Solution typeにLinear Staticを選択します。
    4. OKをクリックします。


    図 1. 解析の作成
ModelブラウザのSolutionsタブで、選択されたボディを含んだOptiStruct – 線形静解析が作成されます。

材料とプロパティの作成

材料の作成

  1. AnalysisリボンのPropertyグループから、Materialツールをクリックします。
    Materialダイアログが開きます。
  2. Materialダイアログで、以下のように値を入力し、OKをクリックします。


    図 2. Fatigue Materialの作成
    Fatigue Materialが、ModelブラウザのPropertyタブに作成されます。

プロパティの作成

  1. AnalysisリボンのPropertyグループから、Propertyツールをクリックします。
    Analysis Propertyダイアログが開きます。
  2. Analysis Propertyダイアログで、以下のように値を入力します。


    図 3. 解析プロパティの生成
  3. ModelブラウザのAssemblyタブで、Universal Jointを選択します。
  4. Analysis Propertyダイアログで、適用（Apply）をクリックします。
  5. RBEプロパティを作成します。
    1. Analysis Propertyダイアログで、以下のように値を入力します。


      図 4. RBEプロパティの作成
    2. ModelブラウザのAssemblyタブで、RBEを選択します。
    3. Analysis Propertyダイアログで、OKをクリックします。
作成されたプロパティが、ModelブラウザのPropertyタブに表示されます。

荷重と拘束のセットアップ

トルクの負荷の定義

  1. AnalysisリボンのLoads and Constraintsグループから、Loadsツールをクリックします。
  2. 2次ツールセットからForce and Momentツールを開きます。
    Force and Momentダイアログが開きます。
  3. モデリングウィンドウ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>RBE Nodeを選択します。


    図 5. RBEメイン節点選択フィルターの選択
  4. モデリングウィンドウで、ユニバーサルジョイントに接続しているRBEメイン節点を選択します。


    図 6. RBEメイン節点の選択
  5. Force and Momentダイアログで、以下のように値を入力し、OKをクリックします。


    図 7. Torque Loadの作成
Torque Loadが、ModelブラウザのSolutionsタブ内の現在の荷重ケースに追加されます。

制約の定義

  1. AnalysisリボンのLoads and Constraintsグループから、Constraintsツールをクリックします。
  2. 2次ツールセットからFixedツールをクリックします。
    Fixed Constraintダイアログが開きます。
  3. Fixed Constraintダイアログで、以下のように値を入力します。


    図 8. Fixed End拘束の作成
  4. モデリングウィンドウで、Universal Jointボディのフェイス群を選択します。


    図 9. Fixed End拘束のフェイス入力
  5. Fixed Constraintダイアログで、OKをクリックします。
Fixed End拘束が現在の荷重ケースに追加されます。

疲労解析の定義

  1. SolutionsリボンのApplicationグループから、Fatigueツールをクリックします。
    Fatigueダイアログが開きます。
  2. Fatigueダイアログで、以下のように値を入力し、OKをクリックします。


    図 10. 疲労解析パラメータの設定
    Fatigue Solutionが、ModelブラウザのSolutionタブに作成されます。
  3. AnalysisリボンのLoadsグループから、Fatigueツールをクリックします。
    Fatigue Loadingダイアログが開きます。
  4. Fatigue Loadingダイアログで、Applyをクリックします。


    図 11. 疲労荷重の定義
    疲労荷重が定義されます。

解析と結果の確認

解析の実行

  1. モデリングウィンドウのSolutionsタブで、Static Loadingの下のResultsを右クリックし、コンテキストメニューからUpdateを選択します。
    解析の実行が始まります。
  2. Fatigue solutionの下のResultsを右クリックして、コンテキストメニューからUpdateを選択します。
    解析の実行が始まります。
結果はデータベースに自動的に読み戻されます。

結果の解釈

結果はモデリングウィンドウに自動的に読み込まれます。



図 12. 結果例
  1. Resultsパネルを使用して、結果コンポーネントを変更します。


    図 13. 結果コンポーネントの変更
  2. ModelブラウザのSolutionsタブで、Static Loadingの下のResultsを右クリックし、コンテキストメニューからDisplayを選択します。


    図 14. 結果例
    Static Loadingソリューションの結果が表示されます。