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例題４５_コネクターの接触解析

本例題について

• コネクター（２次元モデル）の接触解析例を示します。
   

• プラグとジャックの接触部における接触力 接触している面に働いている力の結果をグラフで示しています。
   

• 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	２次元
モデル単位	mm

 

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。
大変形 Femtetでは、 要素の回転やひずみが大きい状態を大変形と呼ぶ。大変位、大ひずみの総称。	大変位 それまでに生じた変位（特に回転変位）の影響が無視できない場合に使用する応力解析のオプションをチェック

 

ステップ/熱荷重 物体の線膨張によって、異なる線膨張係数を有する物体間で発生する荷重タブにて非線形解析の設定を以下のように設定しています。

タブ設定	設定項目	条件
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：80

 

モデル図

固定されたジャックに強制変位が設定されたプラグが挿入される様子を解析しています。

ジャックには２つの被接触面を設定しており、プラグの表面の接触面とはそれぞれ

接触境界のペア設定をしています。これによってそれぞれのペアにおける接触力を出力することができます。

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
5/SheetBody 面形状（四角形、多角形、円、楕円など）をもつボディ	プラグ	000_ポリエチレン（PE)
7/SheetBody	ジャック	008_銅（Cu)
8/WireBody 直線、曲線、あるいはそれらの形状の集合体で構成されたボディ※

材料定数は材料DBの値を使用しています。

8/WireBodyはプラグボディの中心に配置し、Z変位固定の境界条件 力、温度、電圧など、ボディの境界(トポロジ)に与える条件の転写用に用いています。

境界条件

境界条件名/トポロジ ボディを構成する要素のこと。点、辺、面トポロジがある。	タブ	境界条件 の種類	条件
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
Move/Edge	機械	変位	XZ成分のチェックボックスをオン UX=-12.5×10-3[m], UZ=0
コンタクター/Edge	機械	接触表面	接触面の扱い：　接触面
ターゲット１/Edge	機械	接触表面	接触面の扱い：　被接触面
ターゲット２/Edge	機械	接触表面	接触面の扱い：　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。

境界条件ペア	摩擦係数
コンタクター-ターゲット１	0.0
コンタクター-ターゲット２	0.0

解析結果

荷重50%における主応力分布および変位図を示します。

ジャックの内側には引張り応力、外側には圧縮応力が発生していることが分かります。

 

荷重95%における主応力分布および変位図を示します。

 

 

テーブル出力された接触力のZ成分をグラフにした結果を以下に示します。

横軸はステップです。今回の解析では、横軸はMoveの変位量に比例しています。

接触力のZ成分が上下逆方向に発生していること、また、最終的にはジャックのくぼみにプラグがはまりこんで

ゼロになっていることが分かります。