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5.FEMモデルの荷重設定方法|精度の高い解析モデルを構築するために

現実に起こっている荷重状態を、FEMで適切に表現するために必要な荷重定義のテクニックを説明します。

荷重が加わる部位は特定できるが、その向きと大きさが解らない場合はよくあります。そのような場合、FEMモデル上では空間座標であるx,y,zの3方向の荷重を同じ部位に別の荷重セットとして設定します。この時、荷重値は単位荷重として何か設計上基準となる荷重値とすることが望ましいです。例えば、1Gの加速度により発生する荷重とか。このような設定をすることで、3方向の荷重値にある係数を乗じたものの和として、任意の方向・大きさの荷重を表現することができます。

例えば荷重セット1としてx方向の荷重、荷重セット2としてy方向の荷重、荷重セット3としてz方向の荷重を設定した場合、トータルの荷重は以下のように表現することができます。

トータル荷重値=(A×荷重セット1)+(B×荷重セット2)+(C×荷重セット3)

ここでA,B,Cは各荷重セットに乗ずる係数で、通常解析結果を参照する際のポスト処理で任意に設定することができます。

このようなやり方はNASTRANではsubcaseコマンドを用いて実現することができます。その他のソフトウェアでも同様の機能があると思います。

この方法の良いところは、係数A,B,Cの組み合わせを変更するだけなら計算をやり直す必要がないということです。ポスト処理で係数A,B,Cを変更することで任意の荷重値に対する解析結果を、ポスト処理だけで作り出すことができます。これは実測値との合わせ込みの際に効力を発揮します。

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 とあるメーカに勤め、CAEを担当する技術士(機械部門)。 コンピュータシミュレーションにより製品の強度や性能を評価するのがお仕事。
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