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変形形状を考慮した解析
変形形状を考慮した解析について
応力解析・圧電解析で解析した変位を用いて変形形状を考慮した解析を行うことができます。
変形による容量の変化や変形による抵抗の変化を解析することができます。
例１：「例題１ 熱膨張によるコンデンサの容量変化」
例2：「例題２ 変形による配線の抵抗変化」
この解析は２段階に分けて行なわれます。
解析①：変形形状を求めるための応力解析
応力解析を実施し、変位を求めます。（圧電解析でも可）
解析②：変形形状を考慮した解析
解析①の結果得られた、変位データを用い、変形形状を考慮した解析を行います。
「結果インポートタブ」で、解析①の解析モデルを指定します。
別のプロジェクトで解析した結果を解析①として利用する場合、解析結果ファイル(PDTファイル)を指定して解析することもできます。
応力解析、圧電解析で、変形だけでなく、剛性の変化、密度の変化、材料の回転を考慮したい場合は、「初期応力を考慮した解析」を使用してください。
「変位メッシュを用いた解析」を使用しても同様の解析が出来る場合がありますが、解析設定上の制約が多いため推奨しません。
熱伝導解析で接触境界を含む応力解析の変形形状を考慮したモデルを解析する場合、接触面を介した熱伝導は考慮できません。
手順
一般的な手順を以下に示します。
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解析モデル１：変形前 |
変形形状を考慮しない通常の解析についての設定を行います。
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解析モデル１の解析を実行します。
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解析モデル２：変形解析 |
解析モデル１を複製し、変形形状を求めるための解析モデルを用意します。 手順は「解析モデルをプロジェクト内に複製」を参照してください。
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解析モデル２のソルバを応力解析に変更し、変形形状を求めるための設定を行います。
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解析モデル２の解析を実行します。
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解析モデル３：変形後 |
解析モデル１を複製し、変形形状を考慮した解析を行うための解析モデルを用意します。 手順は「解析モデルをプロジェクト内に複製」を参照してください。
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解析モデル３の結果インポートタブで、解析モデル２を指定します。
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解析モデル３の解析を実行します。
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変形前後の結果比較 |
解析モデル１と解析モデル３の結果の比較を行います。
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空気領域の扱いについて
変形形状を考慮した解析の解析対象が空気領域を扱う磁場解析、電場解析の場合、変形形状を求めるための応力解析においても空気領域の変形も行った方が良い場合があります。
以下の図に例を示します。
1mm角の正方形の固体が1%膨張した場合/10%膨張した場合の変形形状を考慮したメッシュを示します。固体部のメッシュサイズは0.1mmです。
メッシュサイズに対して変形が小さい場合、空気領域の変形を計算しなくても問題ありません。
メッシュサイズに対して変形が大きい場合、固体/空気領域境界の移動に伴うメッシュの乱れが起こり正常な計算ができなくなります。
空気領域の変形も計算することにより、境界の移動に伴うメッシュの乱れが起こらず、正常に計算することができます。
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変形前 |
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1%変形後 / 空気領域変形なし
メッシュサイズ0.1mm / 境界部変位 0.005mm |
固体/空気領域の境界付近のメッシュに対する境界の移動が小さいため、メッシュの乱れは生じない。 |
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10%変形後 / 空気領域変形なし
メッシュサイズ0.1mm / 境界部変位 0.05mm |
固体/空気領域の境界付近のメッシュに対する境界の移動が大きく、メッシュの乱れが生じる。 |
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10%変形後 / 空気領域変形あり
メッシュサイズ0.1mm / 境界部変位 0.05mm
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空気領域の変形も計算しているため、固体/空気領域の境界付近でメッシュの乱れが生じない。 |
応力解析で空気領域を考慮して解析する場合は、以下の設定を行ってください。
空気領域を柔らかい材料とみなして空気領域の変形の計算が行われます。
＜空気領域自動作成を使用する場合＞
・解析条件「メッシュタブ」で[空気領域を自動作成する]をチェック
・解析条件「メッシュタブ」で[空気領域の変形を計算する]をチェック
＜空気領域を手動で作成する場合＞
・空気領域のボディ属性「解析領域タブ」で[応力/Galileoで使用]のチェックを外す
・解析条件「高度な設定タブ」から応力解析・圧電解析の設定のダイアログを開いて[解析領域外のボディを剛性の小さいダミー材料に置換]のチェックを入れる