「はじめてのCAE 静解析編」の奴隷となる（4）

　はや４日目、順番からすれば、ご主人様（「はじめてのCAE　静解析編」）の言いつけでは演習問題を行うことになっているが、大人の事情で第２章へ突入。「バルブ形平板の応力・変形解析Ⅰ」（ハードポイントの適応）が本日のオペレーション課題。ハードポイントにノードを作成し、そのポイントに力を加える方法を試すのがねらい。誤差が大きくなる傾向か。
（テキストの例と微妙に数値が違う原因は何か…）


【Z方向変位コンター図】Max変位量：-2.55mm

【ミーゼス応力コンター図】Max応力値：169.8MPa

【最大主応力コンター図】Max主応力値：190.9MPa

【最小主応力コンター図】Min主応力値：-12.3MPa

Nastran Data File　はこんな具合だった.

「はじめてのCAE 静解析編」の奴隷となる（5）

　ご主人様（「はじめてのCAE　静解析編」）の仰せに従うのも今日で終わり。第２章の終わりまで４回ほどの作業でオペレーションの練習は終わり。残りは演習問題が各章末に２題づつ示されているのみ。連続して取組めば２日で終わってしまうほどの分量。ご主人様はほとんどオペレーションの順番しかお示しにならないので、よほど考えないと演習問題を解くことは難しい。と、愚痴を言っても始まらぬ。すでに、振動解析編も購入済みだ、皿まで食うのはもう決まっているのだ。

　気を取り直して、本日の課題。「バルブ形平板の応力・変形解析Ⅱ（サーフェス分割の適応）」オペレーションとしてはサーフェス分割の練習と特定部分への分布荷重のセットの仕方といったところ。オペレーションのポイントはサーフェスの更新モード。アイコンの周りが四角で囲まれた状態で更新モードになっている。（緑色のままだとメッシュがテキストと同じにならず困惑するのを体験済み）


【Z方向変位コンター図】Max変位量：-2.49mm


【ミーゼス応力コンター図】Max応力値：164.7MPa


【最大主応力コンター図】Max主応力値：185.1MPa


【最小主応力コンター図】Min主応力値：-8.6MPa

Nastran Data Fileは今回もテキストと微妙に違うので、ここでは示さない。

「はじめてのCAE 振動解析編」の奴隷となる（１）

ご主人様（「はじめてのCAE　振動解析編」）の性格が変わった。解析結果の図が示されなくなったので、オペレーションが正しいのかどうか比較できない。自分で考えろということなのか…。
　初回は、固有値解析。固有振動数の計算には質量の数値が必要となるが、これまで通り形状寸法には[mm]、弾性係数と応力に[MPa]を使用するため質量単位には[t]つまり、[10^3kg]を使用しないと振動数の単位が[Hz]とならないので注意せねばならない。
　Femapは曲げによる振動のほか、ねじりによる振動解析結果も返すようで、画面に表示されるmode3は曲げによる第３次固有振動数モードではないようだ。ユーザガイドをちゃんと読まねば……。
解析結果は次のように数値ですぐに知ることができる。

【第１次固有振動数モード】


【第２次固有振動数モード】


【第３次固有振動数モード】


【第４？次固有振動数モード】

「はじめてのCAE 振動解析編」の奴隷となる（２）

　奴隷生活再開。しかし、僅かでも間が開くとやはり調子が出ない。「1次の固有振動数に10NのSin波を半波長かけた場合の時刻履歴応答」というタイトルの演習項目だが、つまずいた。Femapのバージョンがご主人のものと違うためか、テキスト通りの操作では解析の実行を行った時点でエラーが発生。同一設定項目を2箇所で行う必要があるのか…。赤で囲んだ部分を追加設定したら、エラー発生は無く、解析終了。


【再設定項目？】


【先端のZ方向変位】


【先端のX方向変位】


【先端のZ方向変位】


【Von Mises Stress】

この後臨界減衰比5％の減衰を考慮した解析に移るのだが、ここで挫折。設定方法を誤っているのかグラフが減衰波形にならない。2度試したが結果は同じで、旨くない。

「はじめてのCAE 振動解析編」の奴隷となる（3）

　前回実習が頓挫した原因がやっと判明した。ご主人様（「はじめてのCAE　振動解析編」）にはバージョンアップしたアプリケーションでの対応措置を記した紙が一枚挟んであったのだ。これを無視して好き勝手なことをしたので不具合が発生したという、お粗末。
　具体的には過渡/時刻履歴応答解析実行前に下記のようにDynamicsを選択して編集をクリックし、荷重セットオプションの使用にチェックを入れれば良い。私はここをチェックせず、過渡時間ステップ間隔に数値を入力してエラー回避を行ったので、減衰を考慮した場合のグラフがうまく表示できなかった。


減衰を考慮した場合のグラフはご主人様の指示通りで下記のように表示された。


解析結果を削除する際、一度に20個しか削除できないので、わずらわしかったが、おおむねご主人様の言葉に間違いはないようだ。

「はじめてのCAE 振動解析編」の奴隷となる（４）

　本日から第4章突入。第4章初回は材質をプラスチックに変更して固有値解析を行うのが実習課題。多少はアプリケーションの操作に慣れたような気もするが、基本的に何をどうしているかという確信を持てないのは相変わらず。奴隷の分際で考えたりしてはイケナイので、今はひたすらご主人様の仰せの通り手を動かすのみ。


【固有値解析実行後の画面】


【固有値解析実行結果】解析結果をダブルクリックすると対応するグラフィックスが表示される。


【Z方向変形モード】


【Z方向変形モード】


【ねじりモード】


【Z方向変形モード】


【Y方向変形モード】


【ねじりモード】


【Z方向変形モード】


【ねじりモード】


【Z方向変形モード】テキストには表示例がない


【ねじりモード】テキストには表示例がない

各モードの解析結果の数値はテキストとほぼ一致したが、変位の数値が違うのはなぜか…。
材料特性の設定値が違っていれば、固有値が一致することは無いはず…。

「はじめてのCAE 振動解析編」の奴隷となる（５）

　第4章2回目の課題として加振点に強制変位を設定し、直接強制変位運動定義により10～500Hzまでの周波数応答解析を行った。結果は下図の通り。


【周波数応答解析実行後の画面】


【解析結果の評価】周波数-変位を両対数グラフで表示


【解析結果の評価】周波数-位相を片対数グラフで表示


【解析結果の評価】2つのグラフを上下に表示


【解析結果の評価】2つのグラフを上下に表示

「はじめてのCAE 振動解析編」の奴隷となる（６）

　第4章３回目の課題として加振点に加速度（前回は強制変位だった）を設定し、直接強制変位運動定義により500～2000Hzまでの周波数応答解析を行った。結果は下図の通り。
　とエラソウに書いているが、ご主人様の仰せの通り手を動かしているだけで、ほとんど考えてはいないのはいつもと同じ。（ささいなことだが、荷重セットの名前変更はエンテティエディタのウィンド内で行い、モデルに保存のアイコンをクリックする必要があった下図参照）

【エンテティエディタ画面】


【周波数応答解析実行後の画面】


【解析結果の評価】周波数-変位を両対数グラフで表示


【解析結果の評価】周波数-位相を片対数グラフで表示


【解析結果の評価】2つのグラフを上下に表示

「はじめてのCAE 振動解析編」の奴隷となる（７）

　第4章４回目の課題として加振点に加速度を設定し、大質量法定義により500～2000Hzまでの周波数応答解析を行った。ご主人様の仰せの通り手を動かせば、前回と同様の結果が得られるはずだったが、結果は下図の通り。違った理由が理解できない…奴隷の情けないところである。


【周波数応答解析実行後の画面】


【解析結果の評価】周波数-変位を両対数グラフで表示


【解析結果の評価】周波数-位相を片対数グラフで表示


【解析結果の評価】2つのグラフを上下に表示

　次回からは最終章となる第5章家形モデルの応答スペクトル解析。あと数回は奴隷状態が続く。

「はじめてのCAE 振動解析編」の奴隷となる（８）

　第５章１回目の課題として、ご主人様の仰せの通り家形梁モデルの固有値解析に取組んだがエラー発生。4056個のエレメントが作成されましたとメッセージがでているので、メッシュ作成に問題があるようだ。テキストには16個のカーブ選択後60個のエレメントが作成されましたと表示されているので、どこかオペレーションが違ったのだろうかと思い再試行してみたが結果は同じ。応答スペクトル解析には」、地震波を関数として設定する方法が説明されているが、エクセルを使用する前提なので対処できず（エクセルをインストールしていないため）。まあテキストデータが同じになるような方法をとればそれは解決できそうな気がするが…。

　このような状況なので、今回で不毛な奴隷生活は終了することにした。ご主人様は講習会を前提としているご様子なので、アプリケーション操作のための自習書としては良いが有限要素解析については他の書籍に頼らねばならず、フリーウェアで遊ぶのにも金が掛かる。今回ような場合図書購入費は投資に見合わないのでいいかげんなところで手を切らねばならないのだが、書店で「よくわかる連続体力学ノート」というような本を見つけつい購入してしまったりして……。

よくわかる連続体力学ノート

• 作者: 京谷 孝史
• 出版社/メーカー: 森北出版
• 発売日: 2008/12/19
• メディア: 単行本（ソフトカバー）

【第５章３１頁の画面】


【エラーメッセージ】