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2012年3月11日 (日)

日本語例題 6.1 接触解析(摩擦あり2)

今回は、こちらの例題の「6.1 接触(摩擦あり)(2)」、解説文書ファイル名は「06-11.pdf」です。
DEXCS2011-Salome-A3(64)(SALOME6.3 + Code_Aster STA10.5)の利用です。

前回「06-10.pdf」は接触の定義方法が古かったためコード編集が出来ず中断しましたが、今回は新しい方法での実施です。

モデルについては、解説文書では“「baseTop-1.stp」を読み込む”とありますが、前回Geometryから作成したモデルがあるので、私の方では前回のモデルをそのまま用いて進めました。

メッシュの作成、WizardでのAster基本コードの作成までは前回と同一です。

Eficasでのコード編集ですが、接触の設定として「DEFI_CONTACT」を用いました。これは「06-01.pdf」と同じく、新しい設定方法となります。

●まずは、3-1項「変位拘束(摩擦無し)」です。

後は基本的に解説文書と同じですが、私の方ではモデルをmm単位で作成していますので、変位の単位は[mm]、ヤング率は[MPa]となります。
最終的な設定は下図の通りとなりました。

06111

06112

結果は下図です。

06113


問題なく解析できました。
摩擦が無いので、円柱の応力に偏りはありません。

●次に、3-2項「変位拘束(摩擦あり・ペナルティ法)」です。

解説文書どおり、ペナルティ法、摩擦係数=1.5、最大イタレーション数=30を設定しました。

06114

結果は下図の通りです。
摩擦があるため、円柱のが傾いて、応力がX方向に偏っていることがわかります。

06115

●次に、3-3項「荷重拘束(摩擦あり・ペナルティ法)」です。

荷重拘束では剛体移動を防ぐために「弱いバネ」を設定しますので、Geometryにてバネを追加する点のグループ「addSp」を作成しました。それからMeshに移動しましたが、MeshモデルにaddSpグループは追加されませんでした(解説には追加されると書かれています)。しかし、ここはそのまま進めました。

それから、既存の.commファイルを複製し、「Aster」-「Add study case」でnew_caseを作成して、それに複製した.commファイルを適用しました。
また,Memoryは256MB、Timeは1000secに増やしています。

Eficasによるコードの編集ですが、おおむね解説文書どおりです。ただし、バネ定数はN/mmの単位になりますので、1e2,1e2,1e2としました。
なお、バネの設定のところ(AFFE_CARA_ELEM)については解説文書と若干違っているようです。

06116

Top上面に与える圧力も、解説文書とは異なり1.0[MPa]です。
節点荷重の出力設定も行いました。

結果は下図の通りです。

06117

摩擦係数が1.5のままなので、Topが引っかかっている様子がわかります。そこで解説文書どおり摩擦係数を0.2に変えて計算しました。

06118

こちらには引っかかりはありません。

節点反力ですが、「new_case.resu」ファイル内に出力されていました。

06119

これをエクセルに取り込んでX方向の値を全て足し合わせると、4.92[N]となり、解説文書とおおむね一致しました。

●次に、3-4項「荷重拘束(摩擦あり・ラグランジュ法)」です。

解説文書どおりコードを書き換えて実行したのですが、収束しないというエラーが生じます。
イタレーションや、荷重増加の分割数を変えましたが、ダメなようでした。

解説文書では、Baseの0.5mm移動について、分割するとエラーになるので、1回で一気に移動するというようなことが書かれています(それだと上手くいくようです)。しかし、非線形解析の目的としては、最終状態のみならず、途中の履歴を検証したいということもあります。

非線形解析の中でも、接触・摩擦は難しい分野です。収束させるには解析ソフトウェアの処理内容をよく理解し、問題によって設定を上手くしていかないとなかなか収束解は得られません。

なので、今回はこのぐらいにしておき、接触・摩擦機能の検証はまたの機会にしたいと思います。

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