OS-T： 6090 正弦波掃引疲労解析（EN損傷）

本チュートリアルでは、正弦波荷重下の構造の疲労寿命の概要を示します。

本チュートリアルの実行には、optistruct.zipに含まれる下記のファイルが必要です。モデルファイルへのアクセスをご参照ください。

bracket_frf_EN.fem

または

本チュートリアルで使用されるモデルファイルのコピーは、<install_directory>/tutorials/hwsolvers/optistructで入手できます。

この正弦波掃引疲労解析を実行するには、周波数応答解析についてテストされたブラケットを使用します。モデルはFRF解析用として既にセットアップされており、本チュートリアルではアルミニウムを材料とし、EN-疲労計算のための追加の荷重ステップが作成されます。疲労計算には、FRFサブケース、および同じスケーリングのTABLEDカードが用いられます。
注: 掃引パラメータは現時点では、生成された.femデックを編集することによってサポートされており、本チュートリアルでこれについて説明されます。


図 1. 疲労解析のためのbracket_frf_ENモデル

HyperMeshの起動とOptiStructユーザープロファイルの設定

本演習に使用されるモデルは、図 1に示すようなbracket_frf_ENのモデルです。3つの荷重ステップは既にこのモデル上で定義されており、それぞれStatic Analysis（静解析）、Normal Modes Analysis（ノーマルモード解析）および荷重位置において加振されるFrequency Response（周波数応答）。

  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。

モデルの読み込み

  1. File > Import > Solver Deckをクリックします。
    Importタブがタブメニューに追加されます。
  2. File typeにOptiStructを選択します。
  3. Filesアイコンfiles_panelを選択します。
    Select OptiStruct Fileブラウザが開きます。
  4. 自身の作業ディレクトリに保存したbracket_frf_EN.fem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。
  5. Openをクリックします。
  6. Import、続いてCloseをクリックし、Importタブを閉じます。
    疲労解析のセットアップの大筋は、以下のステップで得られます。


    図 2. 疲労のセットアップ正弦波掃引 - ランダムEN損傷

モデルのセットアップ

TABLED1カーブの作成

正弦波掃引疲労解析では、TABLED1カードが使用されます。

  1. Modelブラウザ内で右クリックし、Create > Curveを選択します。
  2. Nameにtabled-fatと入力します。
  3. TABLED1_NUM = 2に設定し、(x,y)に以下の大きさを入力します。

    x1欄に0.0と入力します。

    y1欄に2.5と入力します。

    x2欄に10000.0と入力します。

    y2欄に2.5と入力します。

  4. Card Imageに、ドロップダウンメニューからTABLED1を選択します。
  5. XAXISとYAXISの補間スキームをLINEARに設定します。
    図 3. TABLED1カーブ


  6. Closeをクリックします。
    荷重の時刻歴を定義する荷重コレクターTABLED1が生成されました。

FATLOAD荷重コレクターの定義

モデルには、FATLOADの定義に使用される周波数応答荷重ステップが定義されています。

  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fatload_fatと入力します。
  3. Card Imageに、FATLOADを選択します。
  4. TID INTEGERのオプションを選択します。
  5. TID値にtabled-fat（このチュートリアル内の8）の荷重コレクターIDを設定します。
  6. LCID（荷重ケースID）に、荷重ステップのリストから03_frfを選択します。
    注: TABFATおよびスケーリングパラメータはこの計算には必要ありません。
  7. SWEEPのためのオプションを選択し、SR（掃引速度）およびSRUNIT （掃引速度単位）欄を介して正弦掃引パラメータを定義します。


    図 4. FATLOADとLCIDおよびSWEEPパラメータ

FATEVNT荷重コレクターの定義

作成されたFATLOAD_RANDにランダム応答イベントを作成します。

  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fatevent-fatと入力します。
  3. Card Imageに、FATEVNTを選択します。
  4. FATEVNT_NUM_FLOADに1と入力します。
  5. Loadcol欄でFLOADにfatload-fatを選択します。

FATSEQ荷重コレクターの定義

  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fatseq-fatと入力します。
  3. Card Imageに、FATSEQを選択します。
  4. FATSEQ_NUMに1と入力します（1つのFATEVENTが作成されているため）。
  5. FID（疲労イベント定義）にfatevent-fatを、また、1としてNを選択します。


    図 5. 作成されたfatevent-fatを示すFATSEQ
    疲労解析のためのイベントのシーケンスの定義が完了しました。次に疲労パラメータが定義されます。

疲労パラメータの定義

  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fatparm-fatと入力します。
  3. Card Imageに、FATPARMを選択します。
  4. TYPEがENに設定されていることを確認します。
  5. STRESS COMBINEをVONMISESに設定します。
  6. STRESSUをMPA (Stress Units)に設定します。
  7. CERTNTY SURVCERTを0.9に設定します。
  8. SWEEPを選択し、NF=30を定義します。


    図 6. FATPARMと掃引パラメータ

疲労材料特性の定義

疲労解析の材料カーブはMAT1カードで定義できます。

  1. Modelブラウザで、材料Aluminumをクリックします。
    エンティティエディターが開きます。
  2. エンティティエディターで、MATFATをENに設定します。
  3. UTS (ultimate tensile stress)を600に設定します。
  4. ENに以下を設定します（これらの値は材料のEN曲線より得られます）：
    SF
    1002.000
    B
    -0.095
    C
    -0.690
    EF
    0.350
    NP
    0.110
    KP
    966.000
    NC
    2E+08
    SEE
    0.100
    SEP
    0.100

PFAT荷重コレクターの定義

  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pfat-fatと入力します。
  3. Card Imageに、PFATを選択します。
  4. LAYER を WORSTに設定します。
  5. FINISHをNONEに設定します。
  6. TRTMENTをNONEに設定します。
  7. Kfを1.0に設定します。

FATDEF荷重コレクターの定義

  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fatdef-fatと入力します。
  3. Card ImageをFATDEFに設定します。
  4. PTYPE エンティティエディターで、PTYPEおよびPSOLIDをアクティブにします。
  5. FATDEF_PSOLID_NUMIDSを1に編集します。
  6. PIDにnew_bracket、PFATIDにpfat-fatを選択します。

疲労荷重ステップの定義

  1. Modelブラウザ内で右クリックし、Create > Load Stepを選択します。
  2. Nameに04-Fatigueと入力します。
  3. Analysis typeをfatigueに設定します。
  4. FATDEFにfatdef-fatを選択します。
  5. FATPARMにfatparm-fatを選択します。
  6. FATSEQにfatseq-fatを選択します。

.femファイルの保存と編集

  1. File > Save As > Modelをクリックします。
  2. 作業ディレクトリからbracket-fatigue.hmを選択します。
  3. Saveをクリックします。
  4. Export Solver Deckをクリックします。
  5. 作業ディレクトリのパスを確認し、bracket-fatigue.femファイルを選択します。
  6. Exportをクリックします。
  7. textpad/notepadでbracket-fatigue.femを開きます。
  8. FATLOADにTABLED ID = 8と入力します。


    図 7.
  9. FATPARMに次のように入力します：


    図 8.
  10. Saveをクリックし、bracket-fatigue.femデックを保存します。

ジョブのサブミット

  1. AnalysisページからOptiStructパネルに入ります。
  2. input file欄に続くsave asをクリックします。
    Save Asダイアログが開きます。
  3. File nameに名称bracket-frf.femを入力します。
  4. Saveをクリックします。
  5. OptiStructをクリックし、解析をサブミットします。

結果の確認

  1. OptiStructパネルから、HyperViewをクリックします。
    HyperViewが起動され、結果が読み込まれます。HyperViewにモデルと結果が正しく読み込まれたことを示すメッセージウィンドウが現われます。
  2. Resultsタブに移動します。
  3. Resultsタブで、サブケースフィールドからSubcase 4 (04-Fatigue) を選択します。
  4. ResultsツールバーでresultsContour-16をクリックし、Contour panelを開きます。
  5. Result typeをにセットし、Applyをクリックして要素コンターを表示させます。


    図 9. ダメージコンタープロット