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2012年9月 8日 (土)

COMP_INCRとCOMP_ELASの違い(弾塑性編)

前回の検証事例「非線形解析の設定と、出力される応力・ひずみの種類について(弾塑性編)」では、検証の実施に「COMP_INCR」のみを用い、「COMP_ELAS」は省略しました。

その理由ですが、私が参考にした公式サイトの解説ドキュメント

公式サイトの「Support」-「Code_Aster trainings」のページにある「Non linear capabilities

では、「COMP_ELAS」は弾性挙動をするという説明があったためです。つまり、弾塑性解析にCOMP_ELASを用いた場合、負荷過程と除荷過程で同じS-S曲線上を通ってしまい、永久ひずみが残らなくなります。

この辺りの説明は、もちろん公式ドキュメントにも記載されていますが、読解がなかなか難しいです。
上述した「Code_Aster trainings」のシリーズのような、分かりやすい解説資料が出てきたのは有り難いです。

さて、今回はその「COMP_INCR」と「COMP_ELAS」の、弾塑性解析における挙動の違いを確認しました。

ソフトウェアはこれまで同様、DEXCS2011-Salome-A3(64)(SALOME6.3 + Code_Aster STA10.5)の利用です。

解析モデルですが、2種類の挙動を一度に並べて比較するため、前回の1要素のみのモデルをコピーして2要素にしました。

下図のように、SalomeのMeshにて、「Modification」-「Translation」で、Y方向に2mmの距離で要素をコピーしました。

Nl0501


このとき、「Generate Groups」にチェックを入れると、元のメッシュに設定されていた各グループも一緒にコピーされました。ただし、コピーされたグループ名は長い名前になるので、手作業で短い名前に直しています(“fixX2”など)。

このように2つの要素とグループが出来ました。

Nl0502


向かって左側の要素を「COMP_INCR」用、右側を「COMP_ELAS」用とし、これらを要素ごとに分けて設定するため、Volumeのグループ(incrとelas)も追加しました。

次にcommファイルのEficasによる編集です。

材料は、前回の「公称応力 - 工学ひずみ」の定義による弾塑性材料です。

Nl0503


境界条件は、各要素の各方向3面を面内拘束します。
荷重は、X方向に2N[N]を、time=0->0.5で与えて、.time=0.5->1.0でゼロに戻します。

Nl0504


そして、STAT_NON_LINEにて、左側の要素に「COMP_INCR」、右側の要素に「COMP_ELAS」を設定しました。

Nl0505

さて、計算結果です。

まず荷重が最大となった時点です(コンターは、荷重方向の応力です)。

Nl0506


荷重が増える方向では、両者は同じです。

次に、荷重をゼロに戻した状態です。

Nl0507


COMP_INCRでは永久ひずみが残り、COMP_ELASでは初期形状に戻ってしまうことが分かります。

動画です。

荷重と変位の関係をグラフにしたものです。

Nl0508


COMP_ELASは、一本の線上を往復しています。

このように、弾塑性解析における「COMP_INCR」と「COMP_ELAS」の挙動の違いを確認することが出来ました。

今回のメッシュファイル(mmed)とcommファイルは下記です。

nl05.zip

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