RD-E：1702 遷移

一端を固定されたスチール製のボックスビームが、他端に無限の質量で衝撃を受けます。異なる遷移のメッシュの結果が比較されます。

ボックスビームの寸法は203 mm x 50.8 mm x 38.1 mmであり、その板厚は0.914 mmです。対称性が考慮に入れられているため、構造の1/4のみがモデル化されます。4種類のメッシュと3種類の塑性定式化（グローバル塑性、 5積分点と反復塑性）が比較されます。

使用されるオプションとキーワード

  • Q4シェル
  • インターフェース（/INTER/TYPE7および/INTER/TYPE11）

    構造の自己接触が構造全体でのTYPE7インターフェースを用いてモデル化されます。インターフェースのメインサーフェスはモデル全体を用いて定義されています。セカンダリ節点グループはメインサーフェスを用いて定義されます。

    ビームの上部で、起こり得るエッジ-エッジ接触がTYPE11セルフインパクトインターフェースを用いて取り扱われます。そのエッジにはTYPE 7インターフェースのメインサーフェスが入力のサーフェスとして用いられます。

    fig_17-28
    図 1. 境界条件
  • グローバル塑性、反復塑性、可変板厚
  • BT_TYPE1-3-4、QEPH、BATOZ、DKT18とC0定式化
  • 境界条件（/BCS）

    対称性を考慮して、Y-Z平面内の全ての節点はY方向並進とXとZ軸周りの回転が拘束されます。構造の1/4がモデル化されます。

  • 剛壁（/RWALL）

    インパクタはZ-方向の強制速度（13.3 m/s）を用いたスライド剛壁でモデル化され、他の並進と回転は固定されます。

  • 強制速度（/IMPVEL）
  • 剛体（/RBODY）

    下（固定）端は、全ての下端の点（Z = 0.0）を結合する剛体を用いてモデル化されます。剛体は並進と回転が完全に拘束されます。

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

単位： mm、ms、g、N、 MPa

用いた材料は等方性弾塑性材料（/MAT/LAW2）でJohnson-Cook塑性モデルに従い、以下の特性値を持ちます：
材料特性
初期密度
7.8 x 10-3 [ g m m 3 ] MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaamWaaeaada WcaaqaaiaadEgaaeaacaWGTbGaamyBamaaCaaaleqabaGaaG4maaaa aaaakiaawUfacaGLDbaaaaa@3BBC@
ヤング率
210000 [ MPa ] MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqGqFfpeea0xe9vq=Jb9 vqpeea0xd9q8qiYRWxGi6xij=hbba9q8aq0=yq=He9q8qiLsFr0=vr 0=vr0db8meaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaadaWadaqaai Gac2eacaGGqbGaaiyyaaGaay5waiaaw2faaaaa@3BE6@
ポアソン比
0.3
降伏応力
206 [ MPa ] MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqGqFfpeea0xe9vq=Jb9 vqpeea0xd9q8qiYRWxGi6xij=hbba9q8aq0=yq=He9q8qiLsFr0=vr 0=vr0db8meaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaadaWadaqaai Gac2eacaGGqbGaaiyyaaGaay5waiaaw2faaaaa@3BE6@
硬化パラメータ
450 [ MPa ] MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqGqFfpeea0xe9vq=Jb9 vqpeea0xd9q8qiYRWxGi6xij=hbba9q8aq0=yq=He9q8qiLsFr0=vr 0=vr0db8meaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaadaWadaqaai Gac2eacaGGqbGaaiyyaaGaay5waiaaw2faaaaa@3BE6@
硬化指数
0.5
最大応力
340 [ MPa ] MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqGqFfpeea0xe9vq=Jb9 vqpeea0xd9q8qiYRWxGi6xij=hbba9q8aq0=yq=He9q8qiLsFr0=vr 0=vr0db8meaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaadaWadaqaai Gac2eacaGGqbGaaiyyaaGaay5waiaaw2faaaaa@3BE6@

fig_17-1
図 2. 検討された問題

モデリング手法

要素のレイアウトを図 3に示します。

それぞれのモデルに対して以下がテストされます：
  • 要素定式化
    • BT_TYPE1
    • BT_TYPE3
    • QEPH
    • BATOZ
    • C0
    • DKT18
  • 塑性：
    • グローバル塑性
    • 5積分点の漸進塑性
    • 5積分点で反復塑性と可変板厚

fig_17-27
図 3. メッシュ

結果

結果は3つの 異なる視点を用いて比較されます：
  • 与えられたタイプの要素定式化に対するメッシュの役割と影響。
  • 与えられたメッシュに対するシェル要素定式あ。
  • 与えられたメッシュと要素定式化に対する塑性オプション。
3つの基準で得られた結果の品質が比較されます：
  • 圧壊力対変位

    圧壊力はインパクタ（剛壁）のZ-方向の法線方向力に相当し、対称性から4倍されます。

    比較では、剛壁のメイン節点のZ-方向移動が変位に相当します。

  • アワグラスエネルギー
  • 全エネルギー

    全エネルギーは全てのエネルギーの合計です。

グローバル塑性を用いた与えられたシェルに対するメッシュの影響：


fig_17-29
図 4. BATOZ定式化での全エネルギー

fig_17-30
図 5. BATOZ定式化での力


fig_17-31
図 6. QEPH定式化での全エネルギー

fig_17-32
図 7. QEPH定式化での力


fig_17-33
図 8. BT_TYPE1定式化での全エネルギー

fig_17-34
図 9. BT_TYPE1定式化でのアワグラスエネルギー

fig_17-35
図 10. BT_TYPE1定式化での力


fig_17-36
図 11. BT_TYPE3定式化での全エネルギー

fig_17-37
図 12. BT_TYPE3定式化でのアワグラスエネルギー

fig_17-38
図 13. BT_TYPE3定式化での力


fig_17-39
図 14. BT_TYPE4定式化での全エネルギー

fig_17-40
図 15. BT_TYPE4定式化でのアワグラスエネルギー

fig_17-41
図 16. BT_TYPE4定式化での力


fig_17-42
図 17. CO定式化での全エネルギー

fig_17-43
図 18. CO定式化での力


fig_17-44
図 19. DKT定式化での全エネルギー

fig_17-45
図 20. DKT定式化での力

メッシュ3とグローバル塑性を用いた要素定式化の影響


fig_17-46
図 21. 異なる定式化での全エネルギー

fig_17-47
図 22. 異なる定式化での全エネルギー

fig_17-48
図 23. 異なる定式化でのアワグラスエネルギー

fig_17-49
図 24. 異なる要素定式化での力

fig_17-50
図 25. 異なる要素定式化での変位

メッシュ1とBT_TYPE3定式化を用いた塑性オプションの影響


fig_17-51
図 26. 異なる塑性計算での全エネルギー

fig_17-52
図 27. 異なる塑性計算でのアワグラスエネルギー

fig_17-53
図 28. 異なる塑性計算での力

ex_17_mesh_00
図 29. メッシュ 0

ex_17_mesh_1-1
図 30. メッシュ 1

ex_17_mesh_2-2
図 31. メッシュ 2

ex_17_mesh_3-3
図 32. メッシュ 3

ex_17_mesh_qeph
図 33.

ex_17_mesh_bt_type1
図 34. 定式化：QEPH

ex_17_mesh_bt_type3
図 35. 定式化：BT_TYPE1

ex_17_mesh_bt_type4
図 36. 定式化：BT_TYPE3

ex_17_mesh_co
図 37. 定式化：BT_TYPE4

ex_17_mesh_dkt18
図 38. 定式化：C0

ex_17_mesh
図 39. 定式化：DKT18

ex_17_table
図 40.

ex_17_table2
図 41.