境界条件ON/OFF機能を用いたスプリングバック解析

本例題について

• 回転変位を用いて板を90°の角度で曲げた後に離す解析の例を示します。

• 境界条件の「ON/OFF」設定を用いて、90°曲げた後に離す動作を設定します。

• ここでは境界条件の「ON/OFF」設定を用いましたが、単一ステップの「徐荷ステップを追加する」オプションを使用して
  同様の結果を得ることが出来ます。（プロジェクトファイルには、徐荷設定を行った解析モデルも入っています）

• 弾塑性材料を使用しているので、曲げ時に塑性変形が起こり、離した後には弾性により少しだけ戻ります。
  （この性質をスプリングバックと呼びます）

• 表に記載されていない条件は初期設定の条件を使用します。

• 弾塑性解析は特別オプション機能です。

解析空間

解析条件

90°の曲げは、変形が大きいため、大変形の「大変位」オプションをチェックして解析します。

ステップ/熱荷重タブで以下の設定を行います。

それぞれのステップは、１ステップ目：90°曲げる、２ステップ目：離す（回転変位の拘束をオフにする）に対応しています。

高度な設定タブで以下の設定を行います。

今回のモデルでは、「加速/減速係数を自動で補正する」のチェックをはずした方が計算が速いため、チェックを外しています。

モデル図

長さ200mmの直方体のソリッドボディを定義し、弾塑性材料を設定します。

左端をx方向に固定し、左側底面90mmの領域をz方向に固定し、
板中央を中心として、90°の曲げを発生させるため、右側上面の90mmの領域を回転変位に設定します。

標準メッシュサイズは、1を設定します。

ボディ属性および材料の設定

※１　境界条件を付与するための転写用ボディ

境界条件

回転変位と、ON/OFF設定を行います。

※１　ON/OFFリスト設定用の時刻/ステップテーブルで「重み関数」タブに切り替えると、分割ステップで印加される荷重を確認できます。

以下に、「実際に印加する荷重で表示する」にチェックを入れて表示したものを示します。

設定した回転変位は、１ステップかけて徐々に設定した角度（90[deg]）に到達します。

分割ステップを10としているため、1分割ステップあたり、4.5[deg]ずつ上昇させていきます。

２ステップ目をオフ（×）に設定したため、ステップ２の最初の分割ステップ以降では、回転変位による拘束が解除されます。

重み関数の確認・表示方法については、重み関数の設定を参照してください。

解析結果

テーブルの結果表示でトルクを全結果まとめ表示したものを以下に示します。

このデータを、グラフ出力した結果を示します。

１ステップ目までは、Rot境界に加えるトルクが上昇していきますが、
２ステップ目の最初の分割ステップ（1.2[Step]）で加えるトルクがほぼゼロになります。

拘束を外した直後は、収束判定時の精度が少し悪くなっているため、微小な値が発生していますが、

次の分割ステップ以降ではトルクがほぼゼロになります。

次に、１ステップ目の変形図を示します。コンター図はそれぞれ変位の大きさを示してます。

90°の角度で曲げられている様子が確認できます。

２ステップ目の変形図を示します。

回転変位による拘束が解除されたことによって、１ステップ目とくらべて曲げ角度が小さくなり、
スプリングバックが起こっていることが確認できます。