ANSYS
振動解析
振動解析の手順
Workbench
一般的な手順
とりあえず，次の手順で振動解析ができます．
- 2次元および3次元CADでモデルを作成する．SATフォーマット(*.sat)出力する．IGESよりもエラーが少ない．
- Design Modelerを使って，モデルファイル(*.sat)を読み込みます．
- Workbenchから，Design Modelerを立ち上げる．
- メニューのファイル→外部ジオメトリファイルのインポートを選択する．そして，モデルのファイルを指定して開くボタンをクリックする．
- メニューバーの作成ボタンをクリックする．するとモデルが表示されます．
- Simulationを立ち上げて，振動解析を実行します．
- Workbenchの[Project]タグをクリックする．
- Design Modelerでのモデルのプロジェクトをクリックして，新規シミュレーションをクリックする．すると，Simulationが立ち上がり，モデルが表示される．
- メニューの新規解析→モーダルを選択する．
- 適当に解析条件を設定して，アウトラインに?マークがなくなるようにパラメーターを設定する．
- メニューの解析の実行を押す．すると，解析が開始される．
軸対称解析
軸対称構造物は，対称性を考慮して2次元解析ができます．手順は，以下の通りです．
- 「2次元軸対称モデル」にしたがい，モデルを作成します．
- Projectにもどり，デフォルトのアドバンストオプションの解析タイプを2Dにして，新規シミュレーションをクリックする．
- アウトラインのモデルのジオメトリを選択して，"ジオメトリの詳細"の2D挙動を軸対称にする．
- メニューの新規解析からモーダルを選択する．
- メッシュや結果を適当に設定して，解析の実行をクリックする．
classic環境
軸対称解析
|
| ここで解析する軸対称のモデル |
軸対称構造の2次元解析はWorkbenchでも解析できるが，詳細なことを行うとなるとclassic環境の方が良さそうです．ここでは，図1 のような軸対称構造物を解析する手順を述べます．
以下のようにすれば，classic環境での軸対称構造の2次元解析ができます．classic環境と言いながら，DesignModelerを使っています．私なりの方法なので，その辺はご勘弁をお願いします．
- DesignModelerの「軸対称2次元モデル」の記述に従い，モデルを作成する．作成したモデルは，Parasolidテキスト(*.x_t)で保存する．
- ANSISのclassic環境を立ち上げる．
- 要素タイプを設定する．ANSYSメインメニューの総合プリプロセッサ→要素タイプ→追加/編集/削除を選択する．そして，以下のように設定する．
- 要素タイプのダイアログボックスで追加ボタンをクリックする．使える要素タイプは，PLANE182(2次元4節点)とPLANE183(2次元8節点または6節点の高次要素)である．とりあえず，要素タイプライブラリーの構造 ソリッドの8節点 183を選択して，OKボタンをクリックする．
- 要素タイプのダイアログの要素タイプを選択して，オプションボタンをクリックする．要素属性を軸対称にする．また要素形状を変えることもできる．
- 材料特性を設定する．振動解析なので，材料のヤング率とポアソン比，密度を指定する必要がある．ANSYSメインメニューの総合プリプロセッサ→材料特性→材料モデルを選択する．すると，材料モデル定義のダイアログが現れるので以下の通り設定して，ダイアログを閉じる．
- 構造→線形→等方性をダブルクリックする．材料特性を入力するダイアログが現れるので，ヤング率(EX)とポアソン比(PRXY)を入力する．例:鉄 EX=20.6E+10 PRXY=0.29．OKボタンをクリックする．密度をダブルクリックする．鉄の密度 DENS=7.86E+3 を入力する．単位はMKS単位です．
- 材料を追加したければ，材料モデル定義ダイアログのメニューの材料→新規モデルを選択する．同様に，物性値を入力する．
- モデルを読み込む．メニューのファイル→インポート→PARAを選択する．Parasolidテキストファイル(*.x_t)を指定する．以下を設定した後，OKボタンをクリックするとモデルが読み込まれます(参考図)．
- 幾何形状を「Surfaces Only」にする．
- 「ディフィーチャー許可」は，チェックしない．ディフィーチャーを許可すると，ブーリアン演算による連結ができなくなる．
- エリアの連結を行う．ANSYSメインメニューの総合プリプロセッサー→モデリング→操作→ブーリアン演算→連結→エリアをクリックする．するとエリアの面結合のダイアログが現れるので，連結する全てのエリアをピックする．そして，OKボタンをクリックする．
- メッシュを生成する．ANSYSメインメニューの総合プリプロセッサ→メッシュ→メッシュツールをクリックすると，メッシュツールダイアログが現れる．そのダイアログで，以下の手順に従い材料とメッシュ特性，それに対応するエリアを指定し，メッシュを作成する(参考図)．
- 材料特性を指定するために，メッシュツールダイアログの設定ボタンをクリックする．メッシュを作成するエリアの材料特性参照番号を指定する．OKボタンをクリックする．
- メッシュの特性を決める．
- メッシュサイズをコントロールする場合，スマートサイズをチェックし，その下のスライダーで調整する．
- メッシュをAreasにする．二次元のArea(サーフェース)についてメッシュを生成するためである．
- Freeを選択する．
- メッシュを生成するエリアを指定する．
- Meshボタンをクリックする．すると，エリアのメッシュのダイアログが現れる
- エリアをピックして，OKボタンをクリックする．するとメッシュが生成される．
- すべてのエリアについて以上の操作を繰り返し，材料を指定して，メッシュを生成する．
- 解析タイプを設定する．ANSYSメインメニューのソリューション→解析タイプ→解析タイプをクリックすると，解析タイプのダイアログが現れる．モーダル解析を選択し，OKボタンをクリックする．
- 計算するモード数を設定する．ANSYSメインメニューのソリューション→解析タイプ→解析オプションをクリックすると，モーダル解析のダイアログが現れる．以下を設定して，OKボタンをクリックする．ブロックランチョス法をしているすると，さらにオプションが現れるので，適当に設定する．
- 抽出モード数を設定する．
- モード形状の拡張のYesをチェックする．
- NMODE拡張モードの個数を抽出モード数と一致させる．
- 境界条件を設定する．ANSYSメインメニューのソリューション→荷重定義→定義→構造解析→拘束/変位→ラインをクリックすると，並進自由度および回転自…のダイアログが現れる．適当に設定する(参考図)．
- 解析の実行．ANSYSメインメニューのソリューション→解析の実行→現荷重ステップをクリックすると，解析タイプのダイアログが現れる．すると，解析が実行される．
- 解析結果を読み込む．ANSYSメインメニューの総合ポストプロセッサ→結果の読み込み→現荷重ステップ番号をクリックすると，「荷重ステップ番号指定による結果の読み込み」のダイアログが現れる．ここで，「SBSTEP サブステップ番号」のところに結果を読み込みたいモードの番号を書く．
- 例えば，変形の形状を見たければ，ANSYSメインメニューの総合ポストプロセッサ→結果-グラフィック→コンター表示→節点解をクリックする．すると「節点解のコンター表示」のダイアログが現れるので，節点解→自由度解→変形量をクリックする．すると以下のような図が現れる．
解析結果
モデル作成
- パーツの結合の設定を行う場合，メニューのツール → オプションを選択する．そして，ツリーのSimulationの接続により各種設定を行う．詳しくはマニュアルのSimulationの機能の使用法 → 接触 → モデル全体に対する接触の設定を見よ．
- 振動の変形を見ると，部品間の結合がとれて見えることがある．実際には問題ないが，気持ち悪いので，定式化をMPCにすると防ぐことができる．アウトラインの接続 → 接触領域をクリックして，詳細の定式化で接続方法を決める．通常は，ペナルティ法で接触面間を合成バネとなっている．それに対して，MPCは拘束となる．この辺の話は，ここ(アカウントが必要)に書いてある．
リスト表示
classic環境
- ノードのリストを表示する場合は，コマンド「nplot」を使う．
- エレメントのリストを表示する場合は，コマンド「eplot」を使う．
- ノードの変形量を表示する場合は，コマンド「prnsol,u」を使う．
ページ作成情報
参考資料
- ANSYSを販売しているサイバネットシステム株式会社のANSYSのページ
更新履歴
| 2007年09月14日 | ページの新規作成 |