機械タブ

境界条件の種類

解説

変位

変位の拘束を行います。

固定する方向のチェックボックスをONにし、変位を入力します。

固定する場合は変位を0に、強制的に変位を与える場合は変位量を入力します。

解析条件で、「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」にチェックが入っている場合、回転を拘束することができます。

分布取込をチェックすることで、任意の分布で設定することができます。
（後述の機械境界条件のオプション参照）

垂直変位

設定した面に対して垂直方向の変位を設定します。

面内方向の変位を拘束することなく、垂直方向の変位のみを与えることができます。

固定する場合は変位を0に、強制変位を設定する場合は、変位量を入力します。

回転変位

設定した軸に対する回転角度を設定します。

回転軸は軸が通る点と軸の方向ベクトルで定義します。

角度がプラスの場合は軸方向に対して右回り、マイナスの場合は軸方向に対して左回りとなります。

回転軸方向と半径方向の変位は拘束されません。

トルク荷重と同様に、回転方向にのみ荷重が発生します。

半径方向の変位を拘束しないため、軌跡が円弧にならないことがあります。

チェックボックス[半径を一定に保ちながら回転させる]をONした場合、
軌跡が必ず円弧になります。
このとき、半径方向に拘束が発生するため、半径方向にも荷重が発生します。

チェックボックス[軸方向の変位を固定する]をONした場合、
回転軸方向の変位が拘束されます。

• 回転角度を0にした場合、回転を拘束することができます。

加速度

設定した面に対して加速度ベクトルを設定します。

チェックボックス[垂直方向の変位を拘束する]をONにした場合、
設定したベクトルに対して垂直な方向の変位が拘束され、垂直方向の加速度はゼロとなります。

• 応力解析の調和解析 正弦波で駆動したときの解析。解析条件で駆動する周波数を指定する。、過渡解析 時間的にフィールド分布が変化している解析。、圧電解析の調和解析 正弦波で駆動したときの解析。解析条件で駆動する周波数を指定する。で使用できます。
  

集中荷重（点）

点に集中荷重 点への荷重を加えます。

解析条件で、「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」にチェックが入っている場合、回転力（モーメント）を加えることができます。

• 面(辺)にこの境界を付加した場合はその面(辺)上の全ての節点に同じ荷重を加える事になります。
  すなわち、粗いメッシュ 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。の場合は面(辺)へかかるトータルの荷重が小さく、逆にメッシュを細かくすると
  大きくなります。
   

• 共振解析 特定の周波数で駆動すると共振し、大きく振動するが、その周波数と振動モードの解析では使用できません(無視されます)。
   

分布荷重（線）

分布荷重 面や辺に均一に分布した荷重（線）を任意の方向に対して単位長さ当たりの荷重[N/m]で設定することが出来ます。

チェックボックス[トータル荷重で入力する]をONにすることで、トータル荷重[N]で設定することも出来ます。

トータル荷重で入力する場合、荷重は境界が設定されたすべての辺に均等に分配されます。

• SolidBody 立体形状（立方体、多面体、球、円柱など）をもつボディの辺トポロジ ボディを構成する要素のこと。点、辺、面トポロジがある。に対してのみ設定可能です。点、面トポロジやSheetBody 面形状（四角形、多角形、円、楕円など）をもつボディへの設定は不可。

• 共振解析では使用できません(無視されます)。

分布荷重（面）

分布荷重（面）を任意の方向に対して単位面積当たりの荷重[N/m2]設定することが出来ます。

チェックボックス[トータル荷重で入力する]をONにすることで、トータル荷重[N]で設定することも出来ます。

トータル荷重で入力する場合、荷重は境界が設定されたすべての面の面積に均等に分配されます。

各トポロジ に対する設定の可否とトータル荷重設定の際に分配される面積を以下の表に示します。

[トータル荷重で入力する]チェックがOFFの場合、分布取込をチェックすることで、任意の分布で設定することができます。
（後述の機械境界条件のオプション参照）

解析条件で、「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」にチェックが入っている場合、回転力（モーメント）を加えることができます。

• 共振解析では使用できません(無視されます)。

圧力

面(2次元の場合は辺)への圧力を設定します。面（あるいは辺）に対して垂直内向きに圧縮する力を

正と定義します。下の図を参考にしてください。

チェックボックス[トータル荷重で入力する]をONにすることで、トータル荷重[N]で設定することも出来ます。荷重は境界が設定されたすべての面の面積に均等に分配されます。

[トータル荷重で入力する]チェックがOFFの場合、分布取込をチェックすることで、任意の分布で設定することができます。

（後述の機械境界条件のオプション参照）

• 点への圧力は不可(無視されます)。

• 共振解析では使用できません(無視されます)。
  ただし圧電解析のオプションで、[初期応力]にチェックを入れ、[静荷重を境界条件で指定]　を選択した場合に限り使用できます。

トルク荷重

設定した軸まわりのトルク荷重を設定します。トルクがプラスの場合は軸方向に対して右回り、マイナスの場合は軸方向に対して左回りとなります。

回転軸は軸が通る点と軸の方向ベクトルで定義します。

トルク荷重は点、辺、面に設定することができます。

同じ名前のトルク荷重を複数の点、複数の辺、複数の面に設定することができます。その場合、回転軸からの平均的な距離を算出し,

その距離でトルク値[N・m]を割って算出される荷重[N]を均等に分散します。

ただし、同じ名前のトルク荷重を点、辺、面をまたいで設定することはできません。

ジョイント荷重

ジョイント荷重の境界条件ペア間に対して引き合う荷重、または反発しあう荷重を設定することができます。

ジョイント荷重境界条件は[解析(S)]→[境界条件のペア設定(B)]でペア設定し、ジョイント荷重値を設定する必要があります。

実際のボルトによる拘束を模擬した「軸方向以外拘束する」オプションについてはジョイント荷重境界を参照ください。

• ペア設定するジョイント荷重境界条件は異なる名前のジョイント荷重境界である必要があります。

• 点、辺、面いずれのトポロジーにも設定できますが、同じ名前のジョイント荷重境界を点、辺、面をまたいで設定することはできません。

• 圧電解析では利用できません
  

簡易接触

２つのボディ 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。が接する面(2次元の場合は辺)での接触 離れたボディ同士が接触して力をおよぼしあう状況を解析できる機能を解析する場合は

「簡易接触 あらかじめ接触している物体が離れたり、ずれたりする現象を解析できる機能」を指定できます。

接触面の状態は以下の６つの状態に分類されます。

簡易接触では、すべり、開放、自動判定（①摩擦係数ゼロ、剥離なし②摩擦考慮③剥離考慮）を選択することができます。

固着は、境界条件を設定していない（拘束なし）場合に該当します（設定する必要はありません）。

意図する挙動に応じて設定してください。

固着 ※設定不要	面同士が完全にくっついた状態です。
すべり	お互いの面が接線方向にずれることができます。 ただし、面同士が離れることはありません。
開放	面同士が完全に離れた状態です。お互いに干渉しないので、 荷重の方向次第では貫通してしまいます。
自動判定 （摩擦係数ゼロ、剥離考慮なし）	面にかかる応力を計算し、 圧縮応力の場合「すべり」状態に、 引張応力の場合「開放状態」に 自動的に判定されます。 開放（引張応力） すべり（圧縮応力）
自動判定（摩擦考慮）	摩擦係数（μ）をゼロ以上に設定すると摩擦が考慮されます。   圧縮応力の場合には以下のルールに従って「固着状態」か「すべり状態」となります。 面にかかる応力を計算し、圧縮応力の場合、 垂直抗力Nと接線方向の力Fに対して F＜μNであれば「固着状態」＝静止摩擦 F＞μNであれば「すべり状態」＝動摩擦   引張応力の場合は「開放状態」となります。   開放（引張応力） 固着（F＜μN） すべり（F＜μN）
自動判定（剥離考慮）	・引張剥離強度のチェックが入っている場合、面にかかる垂直応力 対称となる面に垂直な方向に力が働くときの単位面積当たりの力σを計算し、   σが引張剥離強度より小さい場合「固着状態」 σが引張剥離強度より大きい場合「開放状態」   と自動判定されます。   ・せん断剥離強度のチェックが入っている場合、面にかかるせん断応力τを計算し、 τがせん断剥離強度より小さい場合「固着状態」 τがせん断剥離強度より大きい場合「開放状態」   と自動判定されます。   開放（界面の応力＞剥離強度） 固着（圧縮応力） 固着（界面の応力＜剥離強度）

• 簡易接触は２つのボディがあらかじめ接している面にのみ設定可能です。
  （離れているボディ間の接触を解析する場合は境界条件の種類として接触表面を選択してください）
   

• 自動判定に設定された面の全ての状態が決定するまで複数回の反復計算を必要とします。

• 自動判定（摩擦係数ゼロ、剥離考慮なし）の場合、場合によっては反復計算が収束しない場合もあります。
  その場合は以下の対策が効果的です。
  対策１：極めてゼロに近い摩擦係数を設定する。
  対策２：必要に応じて「固着（境界条件の種類：拘束なし）」「すべり」「開放」を個別に設定する。
   

• 自動判定での摩擦係数と剥離強度はいずれか一方のみ考慮可能です。同時に考慮することはできません。
  

• 共振解析では使用できません(計算が実行されません)

• モデルの一部にシェル要素 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。が存在する場合は使用できません（計算が実行されません）

• 開放状態は対称/不連続タブで不連続を使って設定することもできます。どちらで設定しても構いません。

• 圧電解析で簡易接触を使用した場合、接触面は比誘電率1.0の誘電体で計算されます。接触面を通過するような電場は考慮できません。
  

• 剥離考慮の解析にて、一度剥離した箇所が再度接触した場合は「すべり」扱いになります。

接触表面

接触解析を行いたい面(2次元の場合は辺)を接触表面に指定します。

その表面を接触面(コンタクター)として扱うか、被接触面(ターゲット)として扱うかを設定します。

接触する面の一方を接触面とした場合、必ず他方は被接触面として設定し、さらに接触面と

被接触面の境界条件は[解析(S)]→[境界条件のペア設定(B)]でペア設定する必要があります。

摩擦を考慮する場合はペア設定の際に摩擦係数を設定することができます。

• 接触面は３次元の場合、面、辺、点（２次元の場合、辺、点）いずれにも設定可能です。

• 被接触面を設定できるのは面(2次元の場合は辺)のみです。

• 接触表面の設定に関する詳細はテクニカルノートを参照してください。

ばね接続

ばね接続の境界条件ペア間の相対的な変形に応じてばね力を発生させることができます。

ばね接続境界条件は[解析(S)]→[境界条件のペア設定(B)]でペア設定し、ばね定数のタイプと成分値を設定する必要があります。

• ペア設定するばね接続境界条件は異なる名前のばね接続境界である必要があります。

• 点、辺、面いずれのトポロジーにも設定できますが、同じ名前のばね接続境界を点、辺、面をまたいで設定することはできません。

• 圧電解析では利用できません
  

リモート荷重

リモート荷重を設定することで、リモート点から境界に発生する分布荷重とトルク荷重を同時に考慮された解析が行われます。

分布荷重とトルク荷重を組み合わせた結果と等価です。

リモート荷重はモデルの簡素化に貢献します。

設定時にリモート点の座標と荷重を指定する必要があります。

• 軸対称解析には対応しておりません。

音響インピーダンス 圧力と速度の比。

音響インピーダンス（音波圧電用語説明）を指定することで、周囲の空気や水といった媒質の影響を考慮できます。

音響インピーダンスの値は、解析結果が実験結果と合うように決めてください。または、例題２３片持ち梁のエアダンピング、のような方法も可能です。

なお、この境界条件は圧電解析で利用できますが、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。では無視されます。

圧電過渡解析、共振モード利用の過渡解析のチェックが無い場合、音響インピーダンス境界条件は利用できません。

圧電過渡解析、共振モード利用の過渡解析のチェックがある場合、音響インピーダンス境界条件は共振モードを求める際に利用します。

応力解析では利用できません。

開放境界 アンテナなどの解析で、本来は無限まで続く解析空間を、有限領域で解析するときの外部境界条件

圧電解析で利用可能です。解析条件、開放境界タブの説明をご覧ください。

また、圧電解析例題１６、テクニカルノートPMLも参考にしてください。

応力解析では利用できません。

拘束なし

機械的に一切拘束を与えません。

設定項目

解説

時間依存

応力解析で

[解析の種類]が過渡解析　または

[解析の種類]が静解析　かつステップ/熱荷重タブのステップ設定　「複数ステップ/多段階熱荷重解析 応力解析で到達温度が段階的に変化する解析。」

の場合に設定可能です。

時間依存にチェックを入れ、重み関数をクリックして[時刻_重み]曲線テーブル
（時刻を設定しない場合、[ステップ_重み]曲線テーブル）を入力することにより、"時間変化"の設定ができます。

過渡解析は特別オプション機能です。

ON/OFF設定

応力解析で

[解析の種類]が静解析　かつ　ステップ/熱荷重タブのステップ設定　「複数ステップ/多段階熱荷重解析」

の場合に設定可能です。

境界条件の種類が、変位、垂直変位、回転変位、
集中荷重（点）、分布荷重（線）、分布荷重（面）、圧力、トルク荷重の場合に設定できます。

複数ステップ解析/多段階熱荷重解析の特定のステップで境界条件を反映させたり、特定のステップで
境界条件を解除させたりすることができます。

ON/OFF設定にチェックを入れ、ON/OFFリストをクリックすると、
時刻テーブルウィンドウ（境界条件ON/OFFタブ、重み関数タブ）が開き、

時刻、ステップ、初期温度、到達温度を確認しながら設定することができます。

また、設定したON/OFF設定により作成される重み関数も確認することができます。

境界条件の種類が、変位、垂直変位、回転変位、の場合、
OFFからONに切り替わったときには、１ステップかけて指定値に到達し、
ONからOFFに切り替わったときには、最初の分割ステップで拘束を解除します。

境界条件の種類が集中荷重（点）、分布荷重（線）、分布荷重（面）、圧力、トルク荷重の場合、
OFFからONに切り替わったときには、１ステップかけて指定値に到達し、
ONからOFFに切り替わったときには、１ステップかけてゼロに到達します。

時間依存の設定（重み関数）との併用も可能です。

等変位

等変位のフラグを設定します。

このフラグをONにすると、境界が同一の変形(変位量が同じ)をするようになります。

方向(UX, UY, UZ)毎に、等変位にするかどうかをチェックボックスにより選択することができます。

また、位置的に離れていても同一境界条件名が付いていれば、変位は一致します。

解析条件で、「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」にチェックが入っている場合、
シェル要素の回転(RX, RY, RZ)を同じにすることができます。

例えば、極めて硬い物質を押しあてた場合の境界条件として利用できます。

• 応力解析の例題21を参照してください。

剛体面

剛体面のフラグを設定します。

このフラグをONにすると、選択した面全てが同一の剛体として扱われ、相対変位が０になります。

類似の機能として、剛体ボディ属性があります。詳細は「解析領域タブ」を参照してください。

• 使用例は応力解析の例題73を参照してください。
  

• 圧電解析には対応していません。
  

分布取込
(分布データ)

境界条件の種類が変位、分布荷重(面)（トータル荷重のチェックOFF）、圧力の場合に設定できます。

①境界条件の種類：変位の場合

分布取込にチェックが入っている場合、
変位を任意の分布を持った変位として設定します。

②境界条件の種類：分布荷重(面)の場合

分布取込にチェックが入っている場合、
分布荷重(面)を任意の分布を持った分布荷重(面)として設定します。

③境界条件の種類：圧力の場合

分布取込にチェックが入っている場合、
圧力を任意の分布を持った圧力として設定します。

分布データをクリックすると、分布データの編集ダイアログが開かれます。
分布データの編集ダイアログの入力方法は「分布を持つ境界条件、ボディ属性の設定」を参照してください。