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例題５９ O-リングの圧縮解析
本例題について
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金属板の溝に置いたO-リングをもうひとつの金属板で挟み込んだときのO-リングの圧縮状態を解析します。
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O-リングの材料はゴム材料であるため、超弾性材料として扱います。
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変形の状態や変位分布、応力分布、接触面圧等を解析結果として見ることができます。
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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。
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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。）
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Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。
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超弾性解析は特別オプション機能です。
超弾性解析については、「超弾性材料の応力解析」を参照してください。
解析空間
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項目 |
条件 |
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解析空間 |
軸対称 |
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モデル単位 |
mm |
解析条件
超弾性材料を使用する場合、大変形の「大変位」オプションをチェックする必要があります。
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項目 |
条件 |
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応力解析[Galileo] |
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解析の種類 |
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大変形 |
大変位をチェック |
ステップ/熱荷重タブで以下の設定を行います。
解析を安定化させるために、分割ステップ数を40に増やします。
圧縮途中の結果も表示するため、分割ステップの結果を出力を行います。
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タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
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ステップ/熱荷重 |
ステップ/到達温度設定 |
ステップ１の分割ステップ：40 |
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非線形解析オプション |
分割ステップの結果を出力するをチェック |
モデル図
下側のBODY(金属板)の上面に溝を作成します。
RUBBER(O-リング)は溝の上に配置します。
RUBBERの上にもう一つのBODY(金属板)を配置します。
下側のBODYの底面にはz方向固定、上側のBODYの上面には、z方向変位を与えます。
RUBBERとBODYの接触を考慮するため、RUBBER表面に接触面、
下側BODYの溝表面、上側BODYの底面に比接触面を設定します。
ボディ属性および材料の設定
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ボディ No./ボディタイプ |
ボディ属性名 |
材料名 |
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2/Sheet |
RUBBER |
天然ゴム |
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3,4/Sheet |
BODY |
504_SUS304※ |
※材料データベースを利用
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材料名 |
タブ |
定数 |
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天然ゴム |
超弾性 |
超弾性モデルの種類： ネオ・フック せん断弾性率：3.92 x 105 [Pa]※ |
※出典：日刊工業新聞社 石川覚志著「解析塾秘伝 非線形構造解析の学び方！」
境界条件
変位と、接触面の設定を行います。
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境界条件名/トポロジ |
タブ |
境界条件の種類 |
条件 |
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Fix_z/Edge |
機械 |
変位 |
Z成分のチェックボックスをオン |
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move/Edge |
機械 |
変位 |
Z成分のチェックボックスをオン |
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Contactor/Edge |
機械 |
接触表面 |
接触面 |
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Target1,Target2/Edge |
機械 |
接触表面 |
被接触面 |
また以下の接触境界ペアを設定し、摩擦係数を以下のように設定しています。
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境界条件ペア |
摩擦係数 |
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Contactor-Target1 |
0.5 |
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Contactor-Target2 |
0.5 |
解析結果
荷重25%、50%、75%、100%のときの変位図を示します。コンター図は応力のZ垂直応力を示します。
荷重とともにO-リングが潰れていく様子が確認できます。
荷重25%
荷重50%
荷重75%
荷重100%
次に、荷重100%のときの接触面圧をベクトル図で表示した結果を示します。
荷重100%のときには、上下だけではなく側面でも接しているため、側面にも面圧が発生している様子が確認できます。
