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例題５７ 静水圧

本例題について

• 静水圧による変形をシミュレーションした例を示します。
   

• 変形の状態や変位分布、応力分布を解析結果として見ることができます。
   

• 表に記載されていない条件はデフォルトの条件を使用します。
  

• プロジェクトファイルを取得（右クリックし、名前を付けてリンク先を保存してください。）




• Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。

解析空間

項目	条件
解析空間	3次元
モデル単位	m

解析条件

項目	条件
ソルバ 解析の種類に応じて、電磁界や応力を計算するソフト	応力解析[Galileo （ガリレオ） Femtetの応力解析ソルバの名称]
解析の種類	静解析 時間的に変化のない解析。たとえば一定の力を加えた時の応力解析や直流電流による磁界解析など。
解析オプション	なし

 

浮力により、+z方向に加速が生じるため、高度な設定タブの設定を以下のように行っています。

タブ設定	設定項目	条件
高度なタブ	応力解析/圧電解析の設定	慣性力を考慮して加速環境下の静解析を行う にチェック

 

モデル図

全長１１５mの潜水艦が海底に向かって沈んでいくようなモデルです。

ボディ属性および材料の設定

ボディ モデルを形成するもの。Femtetで作成したモデルは「ボディ」の集まり。 No./ボディタイプ	ボディ属性名	材料名
0/Solid	metal	007_鉄Fe※

※材料データベースを利用

境界条件

静水圧は深さに比例した圧力がボディの表面全体に加わります。この圧力Pは次式で与えられます

 

P =ρgh

 

ここで、ρは密度[kg/m3]、gは重力加速度[m/s2]、hは深さ[m]であり、水の場合は下記になります。

 

P =9800h[Pa]

 

 

• このモデルでは、境界条件 力、温度、電圧など、ボディの境界(トポロジ)に与える条件は圧力だけであって、変位は拘束されていません。

　　　　一般的には変位を拘束しないと計算できませんが、Femtetでは計算できます。

 

 

この圧力は、外部境界条件の分布データを指定します。

 

 

分布データのダイアログで、１次元、ローカル座標でｚ方向を設定します。さらに座標－圧力リストにて

ボディを完全に包含する領域にて端の２点の圧力を指定します。その間は線形補間されます。

 

 

 

メッシュ ボディを四面体または三角形の要素に分割したもの。小さな要素ほど精度が良いが、計算時間が長くなる。を分割した後、メッシュの表示で、分布圧力を選択することで表面の圧力分布が表示できます。

 

解析結果

変位図を示します。コンター 等高線図は変位の大きさを示してます。

 

圧力により全体的に縮み、さらに、上下の非対称性から曲がった変形になります。

対称モデルですと全体に縮んだ変形となります。

全長１１５ｍに対する１００um程度の変形ですから変形量はわずかです。