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例題４４ 摩擦を考慮した接触解析２
本例題について
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摩擦を考慮した接触表面境界を用いた接触解析例を示します。
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摩擦力による変形を解析結果から確認することができます。
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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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応力過渡解析は特別オプション機能です。
解析空間
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項目 |
条件 |
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解析空間 |
２次元 |
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モデル単位 |
mm |
解析条件
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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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大変位をチェック |
過渡解析タブにて以下のように時間ステップを設定しています。
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タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
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過渡解析 |
表 |
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モデル図
底面を固定した銅製の板にPE製のボールが衝突する前後の解析を行っています。
ボールにはボディ属性で下向きの初速度を設定しています。
２つのボディの接触面は離れた位置関係にあるので、接触表面境界（接触面と被接触面）
を設定し、ペア設定において摩擦係数を設定しています。
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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Plate |
008_銅（Cu) |
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1/SheetBody |
Block |
000_ポリエチレン（PE) |
材料定数は材料DBの値を使用しています。
境界条件
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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/Edge |
機械 |
変位 |
XZ成分のチェックボックスをオン UX=0,UZ=0 |
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Contactor/Edge |
機械 |
接触表面 |
接触面の扱い： 接触面 |
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Target/Edge |
機械 |
接触表面 |
接触面の扱い： 被接触面 |
ContactorとTargetは接触境界ペア設定し、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-Target |
0.4 |
解析結果
時刻t=5.0e-5[s]における主応力分布を示します。
摩擦力の影響によって接触面における圧縮応力（青矢印）が接触面の法線方向(1,0,1)に対してZ軸方向に傾いて
分布していることが分かります。
比較のために、摩擦係数をゼロとした場合の、同時刻における主応力分布を示します。
摩擦力がないため接触面における圧縮応力（緑矢印）が接触面の法線方向(1,0,1)に対して対称的に
分布していることが分かります。
変位データを表計算ソフトで編集してボールボディの中心の軌跡を比較したグラフを次に示します。
初期状態の変位はゼロのためグラフの左上が出発点となっています。
Z変位が-0.005[m]に差し掛かる付近まではボールは同じ軌跡をたどっていますが、プレートに衝突
してからの軌跡は摩擦係数によって異なっています。
摩擦係数がゼロの場合はボールはプレートに衝突後ほぼ水平方向に反射しているのに対し、
摩擦係数が0.4の場合は摩擦力の影響により、Z方向プラス方向に反射していることが分かります。
最後に摩擦係数が0.4の場合の接触面積の推移を示します。
結果テーブルに出力された接触面積をグラフ表示すると右のような結果となっています。
時刻60us前後でもっとも接触面積が大きくなっていることが分かります。