RD-E：1200 ジャンプする自転車

重力を用いた準-静的プレロードの後、ダミーのサイクリストが平面に沿って走行し、次に下の平面に飛び降ります。センサーが時間に関するシナリオのシミュレートに用いられます。

この例題の目的は、模範例題を解く際にRadiossの記述をどのように用いるかを示すことにあります。この例題の特殊性は、ダミーが最初にバイク上に載せられ、次に斜めの平面に乗り上げ、引き続いて地面へと飛び降りるという４ステップのシナリオの間の動的荷重を用いてまとめられます。このシナリオはセンサーを用いて記述されます。

使用されるオプションとキーワード

シェル、ソリッド、ビーム、トラス、一般スプリング、ビーム
剛体上のセンサー（/SENSOR/RBODYおよび/RBODY）、モニター体積（完全気体)（/MONVOL/GAS）
準-静的荷重の取り扱い（重力）（/GRAV）、動的緩和（/KEREL）、リスタートファイル
ダミー、階層構造
TYPE7インターフェースauto接触（/INTER/TYPE7）、剛壁（無限平面と平行四辺形)（/RWALL）
線形弾性則（/MAT/LAW1 (ELAST)）、Johnson-Cook則（/MAT/LAW2 (PLAS_JOHNS)）
付加質量（/ADMAS）
初速度（/INIVEL）

2つのタイプの剛壁がセットアップされます：

固定無限平面（フロア）
固定平行四辺形（スプリングボード）

平行四辺形平面の特性は： 2013 mm x 1200 mm。両方の剛壁はホイルが回転するようにタイド（滑り無し条件）にされます。

無限平面が法線ベクトル（

\vec{M M_{1}}

）で定義され、平行四辺形は3つの角の座標（

M

、

M_{1}

および

M_{2}

）で定義されます。両方の剛壁でセカンダリ節点はタイヤとリムのパートから得られます（図 3に緑色で表示）。

図 3. セカンダリ節点定義（緑）と剛壁の外形図

複数の剛体が生成され（/RBODY）、経時的な方法で適当な時間にアクティブ化されます（0でないsens_ID）。このように、全ての剛体は一度にはアクティブになりません。アクティブ化の順序は/SENSOR/RBODYの章で説明されています。アクティブになる時間によって、これらの剛体は以下に示されたようにグループに分けられます：

剛体の慣性はグループA、C、およびDでは局所スキューにセットされます。

剛体アクティブ化 / 非アクティブ化
グループAおよびグループB: 剛体はつり合いまでのプレローディングの間アクティブになり、その後、スタートの初速度が作用されます。これらは、バイクが下の平面に衝突する直前に再びアクティブ化されます。; 自由飛行フェーズでは、サイクリストとバイクの両方が剛体移動に置かれます。計算時間を節約するため、この移動は全部の構造を全体の剛体（グループD）に入れてシミュレートすることができます。剛体は着地の直前に非アクティブ化されます。
グループC: ダミー、フレームと両方のホイール（タイヤは含まれません）を含む、3つの剛体。この形態で、アクティブなタイヤの平面への作用を考慮して、ホイールのみを回転できます。剛体はバイクがスプリングボード上を走行している間アクティブになります。
グループD: これは全体の剛体で、モデルの全ての節点を含み、バイクが自由飛行をしている間アクティブ化され、フロアへの衝突の直前に非アクティブ化されます。
グループE: この剛体は衝突の前にアクティブ化されて、下のフォークのレベルの剛性を保証します。

8333 mms^-1(30 km/h)の初速度（/INIVEL）がモデルの全ての節点（自転車とサイクリスト）に高い平面と平行に時刻t = 0.004 sに作用されます。この初期条件はEngineファイル *_0002.rad（開始時間： 0.004 s）で、重力荷重による準-静的つり合いの後に実行されます。

Engineファイル（*_0002.rad）のオプション：

/INIV/TRA/X/1: 方向xの初期並進速度
8333: 8333 mm/s
1 338000: 節点1から338000上

重力はモデルの全節点に作用されます。一定の関数がZ方向の時間に対する重力加速度を定義します。重力は/GRAVでアクティブになります。

陽解法時間積分スキームは節点加速度の計算から始まります。これは動的荷重のシミュレーションには効率的です。いずれにしても、動的解法を通した準-静的シミュレーションでは静的つり合いに収束させるため動的効果の最小化が必要になります。通常用いられる手法の中から、運動学的緩和法は非常に効率的で、Engineファイルの（*_0001.rad ）の/KERELでアクティブ化されます。全ての速度は運動エネルギーが最大値に到達したそれぞれの時間で0にセットされます。

剛体はセンサーでアクティブ化と非アクティブ化がされます（/SENSOR/RBODY）。sens_IDフラグがセンサーを特定し、これは剛体定義に必要です。５つのセンサータイプが使用されます：

TIME: 時間でアクティブ化
DIST: 節点距離でアクティブ化
INTER: 剛壁への衝突後にアクティブ化
SENSOR: センサーISでアクティブ化とセンサーIS2で非アクティブ化
NOT: センサーIS1がOFFの間ON

シミュレーションの開始時（time=0）、剛体はセンサーが非アクティブな限り、自動的にONに設定されます。このため最初のサイクルで剛体を非アクティブ化するためには、時刻t=0でアクティブのセンサーを用いる必要があります。同様に、センサーが非アクティブな時、剛体はアクティブになります。

付加資料と慣性とともに剛体重心のフラグも剛体がセンサーで管理されている場合は無視されます。デフォルトでは、重心はセカンダリ節点の質量の身を考慮して計算されます（ICoGは2に設定）。メイン節点は計算された重心に移動され付加質量と慣性が置かれます。剛体のダミーに質量を分配するためには、オプション/ADMAS が用いられます。

表 1. シミュレーションに用いられたセンサー
名称	タイプ	定義	センサーを用いる剛体のグループ
S1	TIME	時刻 0s	-
S2	DIST	近いハブとスプリングボード先端の距離が1810 mmに等しい	-
S3	DIST	近いハブとスプリングボード先端の距離が345 mmに等しい	-
S4	RWALL	剛壁が衝突された時	-
SEN(S2,S3)	SEN	S2でアクティブ化、S3で非アクティブ化	-
SEN(S3,S4)	SEN	S3でアクティブ化、S4で非アクティブ化	-
SEN(S2,S4)	SEN	S2でアクティブ化、S4で非アクティブ化	グループ A / B
NOT(SEN(S2,S3))	NOT	S2でアクティブ化、S3で非アクティブ化	グループ C
NOT(SEN(S3,S4))	NOT	S3でアクティブ化、S4で非アクティブ化	グループ D

センサー（S4）が足とペダルの間の結合をモデル化する両方のビームタイプスプリングの非アクティブ化にも用いられます（I_shearが1に設定されます）。自動ペダルのリスクを検討するため、このセンサーのないケースを検討することも可能です。

入力ファイル

必要なモデルファイルのダウンロードについては、モデルファイルへのアクセスを参照してください。

モデル概要

この例題の目的は、時間と共に問題を変えることができるリスタートファイルとセンサーを用いたデモのセットアップをすることにあります。

重力を作用させて、ダミーのサイクリストが上の平面上を走行し、次に下の平面に飛び降ります。問題は４つのフェーズに分割することができます：

重力効果によるサイクリストのポジショニング
高い平面上の自転車の走行
自由飛行
地面への接触

以下の単位系が用いられます： Ton, mm, s, N, MPa

モデリング手法

金属パートの材料はJohnson-Cook則（/MAT/LAW2）を使用し、以下の特性を用います：

スチール製スポークの材料特性
ヤング率: 210000 $[MPa]$
ポアソン比: 0.3
密度: 7.9x10^-9 $[\frac{T o n}{m m^{3}}]$
降伏応力: 185.4 $[MPa]$
硬化パラメータ: 540 $[MPa]$
硬化指数: 0.32

アルミ製枠の材料特性
ヤング率: 60400 $[MPa]$
ポアソン比: 0.33
密度: 2.7x10^-9 $[\frac{T o n}{m m^{3}}]$
降伏応力: 90.27 $[MPa]$
硬化パラメータ: 223.14 $[MPa]$
硬化指数: 0.375

QEPH定式化が（I_shell = 24）がアワグラス変形を防止するためにタイヤに用いられます。Belytschko & Tsay要素でタイプ4アワグラス定式化が他のシェルパートに用いられます。グローバル塑性モデルが用いられます。

表 2. 主要パートのプロパティと材料
	パート	プロパティ	材料
バイク	フレーム	シェル Q4 – 3 mm	アルミ – 材料則 2
	スポーク	トラス – 2 mm²	スチール – 材料則 2
	リム	シェル Q4 – 3 mm	アルミ – 材料則 2
	タイヤ	シェル QEPH – 3 mm	ゴム – 材料則 1
	ハブ	ビーム – 900 mm²	スチール – 材料則 2
	サドル	ソリッド	フォーム – 材料則 1
	ペダル	ビーム – 900 mm²	スチール – 材料則 2
	サドルのチューブ	シェル Q4 – 3 mm	アルミ – 材料則 2
ダミー	ボディ（胴）	シェル Q4 – 3 mm	材料則1
ダミー	ジョイント	スプリング（8）	-

階層構造：

自転車モデル: 23パートから成る6個のサブセット
ダミーモデル: 38パートから成る11個のサブセット

モニター体積 / 完全気体

完全気体モニター体積（/MONVOL/GAS）がタイヤの圧力のモデル化のため定義されます。モニター体積に関して詳細は、Radioss Theory ManualのGAS Typeをご参照ください。

その主な特性は：

外圧 P_ext: 0.1 $[MPa]$
初期内部気圧 P_ini: 前輪： 0.75 $[MPa]$; 後輪： 0.1 $[MPa]$
気体定数 $γ$: 1.4

他の全ての特性はデフォルト値に設定されます。

準-静的荷重：初期釣り合いへの重力の効果
構造のへの重力荷重の準-静的解は過渡応答の定常解部分に一致します。これが動的解析前のプレロードの場合を記述します。したがって、シミュレーションは、準-静的応答（重力が作用する構造）と動的挙動（走行、ジャンプ、着地）という２つのフェーズに分割されます。解は運動学的緩和から得られます（/KEREL参照）。重力は/GRAVでアクティブになります。
接触のモデル化
ペナルティ法を用いたTYPE7インターフェースがダミーとバイクの間の接触のモデル化に用いられます。バイクの着地の扱いには/RWALLでの接触。図 14 はインターフェースの概要を示します。

図 14. TYPE7インターフェースおよび/RWALLでの接触のモデル化（ペナルティ法）