接触を考慮した固有振動解析や周波数応答解析はできますか？というお問い合わせをよくお受けしますが、結論から言うとできません。それは接触という非線形現象と固有振動や周波数応答という線形現象は両立しないからです。簡単な例として図１のようなモデルを作ってみました。これは長方形シェルの一端を固定し、もう一端は固定されたソリッドのブロックと接触させたモデルを斜め下から見ています。シェルとソリッドの間は接触(Contact)または固着(Tied)とし、シェルの中央部にインパクト荷重を負荷してOptiStructで計算を行い、荷重点の応答を見てみることにします。接触(Contact)は非線形、固着(Tied)は線形の現象となります。
計算結果が図2です。横軸は時間、縦軸は変位量でプラス方向が接触する方向、マイナス方向が離れる方向です。接触(Contact)条件の場合、長方形シェルは荷重負荷のあとブロックから離れた状態で数周期振動したあとブロックと接触して跳ね返されるため不規則な振動を繰り返しています。一方固着(Tied)の場合は変位量ゼロを中心とした一定周期の振動が発生しています。
固有振動解析や周波数応答解析というのは構造物の振動特性を正弦波で表現する手法ですので、接触によって引き起こされるような非線形な振動は対象とならないことが分かります。どうしても接触を考慮したい場合は今回のように非線形過渡応答解析で対処することが可能ですが、大規模なモデルでは非常に時間が掛かります。
使用製品 : OptiStruct
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