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例題２６ 弾塑性バイリニア材料の変形解析
本例題について
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弾塑性バイリニア材料が重力によって塑性変形した状態をシミュレーションした例を示します。
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変形の状態や変位分布、応力分布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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弾塑性解析は特別オプション機能です。
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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。
解析モデルダウンロード
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プロジェクトファイルをダウンロード（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。）
解析空間
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項目 |
条件 |
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解析空間 |
3次元 |
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モデル単位 |
m |
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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解析オプション |
加速度をチェック |
加速度タブを以下のように設定しています。
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タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
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加速度 |
加速度 |
X=Y=0.0、Z=-9.8[m/s2] |
ステップ/熱荷重設定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。
「除荷ステップを追加する」をチェックすることで加速度によって一旦発生した荷重を除去した後の変形までシミュレーションできます。
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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：1 |
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非線形解析オプション |
徐荷ステップを追加する：チェック |
モデル図
2つの同一形状の梁状のボディがZ軸マイナス方向の重力によって変形する様子をモデル化しています。
手前のボディ（No.2)には弾塑性バイリニア材料、奥のボディ（No.3)には弾性材料を設定しています。
ヤング率やポアソン比、さらには密度を同一値に設定していますので、弾塑性材料と弾性材料の変形の様子をこのモデル
を解析することで比較できます。
梁の長さ2[ｍ]に対して標準メッシュサイズは0.05[ｍ]としています。
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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2/Solid |
ボディ属性_001 |
材料定数_002 |
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3/Solid |
ボディ属性_001 |
材料定数_001 |
材料定数は以下のように設定しています。
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材料名 |
タブ |
定数 |
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材料定数_001 |
弾性定数 |
材料の種類：弾性-等方性 ヤング率： 100×109[Pa] ポアソン比： 0.3 |
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密度 |
500×103[kg/m3] |
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材料定数_002 |
弾性定数 |
材料の種類：弾塑性バイリニア-等方性 ヤング率： 100×109[Pa] ポアソン比： 0.3 ひずみ硬化率： 20×109[Pa] 初期降伏応力： 200×106[Pa] |
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密度 |
500×103[kg/m3] |
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/Face |
機械 |
変位 |
XYZ全成分のチェックボックスをオン UX=0, UY=0, UZ=0 |
解析結果
ステップ１における変位図を示します。コンター図は変位の大きさを示してます。
描画設定の変位図タブにおいて等倍をチェックしています。
手前のボディは塑性変形を起こしているため同じ重力による荷重が働いていますが、奥の弾性材料のボディよりも変軽量が
大きいことが分かります。
除荷後、すなわちステップ２における変位図を示します。コンター図は変位の大きさを示してます。
描画設定の変位図タブにおいて等倍をチェックしています。
除荷後は奥の弾性材料は変位が０に戻っているのに対して、手前の弾塑性材料については塑性ひずみの影響により変形が
残っていることが分かります。
ステップ１における塑性ひずみベクトル図を示します。
手前のボディの根元の部分に応力が集中した結果、塑性ひずみが発生していることが分かります。奥の弾性材料のボディでは
塑性変形は発生しませんので塑性ひずみはないことが分かります。
ステップ１とステップ２（除荷後）の応力ベクトル図を示します。
・ステップ１
・ステップ２（徐荷後）
荷重が除去された状態においても手前のボディにおいては塑性ひずみの影響による残留応力が発生していること
が分かります。