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例題７４ シェル要素を用いたRolling-Upモデル

本例題について 

• シェル要素 シート形状の要素であるが、節点上の座標変位のみならず回転も自由度として考慮できる要素。を用いてアスペクト比の大きなモデルを少ないメッシュ 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。数で解析することができます。
   

• 表に記載されていない条件は初期設定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。

 

解析条件

シェル要素の回転自由度も境界条件 力、温度、電圧など、ボディの境界(トポロジ)に与える条件で設定するため、解析オプションの「シェル自由度 シェル要素では座標変位に加え回転自由度も考慮できる。これらをシェル自由度と呼んでいる。の拘束条件を使用する」にチェックをいれます。

シェル要素は一次要素でも解析精度が高いため、今回はメッシュの設定として一次要素を使用します。

 

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]
解析空間	3次元
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。
単位	m
解析オプション	「シェル自由度の拘束条件を使用」にチェック 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
メッシュ - 要素の種類	6面体フリーメッシュ/スイープメッシュ
メッシュ - 要素の次数	一次要素

 

 

モデル図

シートの寸法 10 x 1 m に対し、ボディ属性 ボディの電流値、発熱量など、材料定数以外の物性値「Beam」の「シートボディ 面形状（四角形、多角形、円、楕円など）をもつボディの厚み」を 0.1 m とします。

 

 

ボディ属性および材料の設定

ボディ No./ボディタイプ	ボディ属性名	材料名
0/Sheet	Beam	Mat1※

※ヤング率12MPa、ポアソン比0.3としています。

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
U_FIX/Edge	機械	変位	UX, UY, UZ, RX, RY, RZ の チェックボックスをオン すべての成分の値は0.0
R/Edge	機械	変位	UX 成分のチェック ボックスをオン、UX=0   RX, RY, RZ の チェックボックスをオン RX=360, RY=RZ=0.0

解析結果

変形図（実スケール）を図を示します。

このモデルは、シェル要素の大変位モデルを考慮した幾何非線形のベンチマークとしてよく使用される「Rolling Up」モデルといいます。

梁先端の回転自由度を360度に設定したため、梁の固定端と回転端が一致して、綺麗な円形の変形図となることが確認できます。