陰解法の非線形静解析モデルを、陽解法の非線形動解析モデルに変換する、最小の方法

altair_fukuoka · November 2022

始めに

本記事では、次の、非線形静解析モデルを、陽解法の非線形動解析モデルに変換する方法をお伝えします。非線形静解析が収束しなかったときに、サッと陽解法の非線形動解析に持っていくための記事となっています。ただし、本記事は、エラーの出ない最小の変換をお伝えするものであり、適切な解析を行うためのテクニックは含みません。

非線形静解析アニメーション

材料など細かい設定は、モデルをご覧ください。

非線形静解析モデル作成時点での準備

非線形静解析 (ANALYSYS = NLSTAT) のサブケースでは、強制変位は SPC、力や変位は LOAD で指定することができます。ざっくり説明すると、静解析には時刻の概念はないので、最終的にその状態が解ければよいということで、こういうことが可能です。

しかし、一方で、動解析には時間の経過が必要ですので、強制変位や荷重は時刻に対する値とする必要があります。そこで、強制変位や荷重はあらかじめ DLOAD ( Dynamic Load = 動的な荷重) で指定しておくと便利です。静解析には時刻の概念はないのですが、インクリメントと呼ばれる計算の進捗度を、時刻に見立ててくれます。

DLOAD には時間の概念のない SPC や FORCE などは指定できないので TLOAD1 というカードをいったん挟むことで、時間の概念を持つ条件とします。なお TLOAD1 では SPC の代わりに SPCD にする必要があります。

本記事のモデルでは、次のような関係になっています。TLOAD1 が

SPCD を参照して
強制変位として扱うこととして
時刻に対する値を決めます。

実際は表 TABLEG は時刻ごとの倍率であり、その倍率は、荷重条件 (SPCD や FORCE などで指定した大きさ) にかかります。この例では、時刻 0 で、強制変位は 1.0x0.0=0.0、時刻 1.0 で 1.0 x -0.2 = -0.2mm となります。SPCD や FORCE などは、大きさを 1 としておくと、表を作るときに分かりやすいと思います。

HyperWorks では、このようになっています。

このモデルのダウンロードはこちらです。

非線形静解析モデル.7z

陽解法の非線形動解析に変換する

テキスト上では、次のように変えるだけです。ANALYSIS を NLEXPL。SPC, DLOAD, NLOUT はそのまま引き続き採用。TTERM=1.0 [秒] を追加。本モデルは、Mg, mm, s を単位系としているため、TTERM の単位は秒となります。

HyperWorks ではこうなっています。

なお、このモデルはくるくる回ってしまいます。本モデルは、剛体移動としては、Z並進しか拘束していないので、答えが一つに定まらない、実はとても不安定なモデルです。非線形静解析で計算ができてしまいましたが、実は、収束しなくても何もおかしくない問題でした。逆に言うとそういう不安定なモデルにも何らかの回答を出せるのが、陽解法の動解析ということになります。

陽解法動解析のアニメーション