OptiStructで円筒座標系を使用する場合の注意点

Rikuto Ozaki_22034

円筒座標系の場合Z軸上の節点の自由度としてdof1(R方向)、dof2(θ方向)に拘束条件や荷重条件を付加しようとすると方向が不確定になってしまいます。

OptiStructではこのような場合にはエラーとはせずに使用された円筒座標系を直交座標系と解釈して計算を続行しますので注意が必要です。

モデルの全体図

 

 

下部に円筒座標系を定義します。（グローバルｘにｒを定義、ｘｙ平面にｒΘ面を定義しました）

モデルの円筒座標系の様子

 

dof1を拘束したから半径方向はどの方向も拘束される、とかdof2を拘束したから軸周りに回転しない、というのは誤りです。円筒座標系のZ軸上の節点に拘束条件や荷重条件を付加する場合はこの円筒座標系は使わずに他の座標系を使うことが推奨されます。

 

モデル上部にΘ方向の節点荷重を定義します

 

また、バネ要素CBUSHの要素座標系として円筒座標系を使うとCBUSHの位置がZ軸上ではない場所にあっても要素座標系の原点がCBUSHの1番目の節点位置にあるものとして定義されます。そのためCBUSHの要素座標系としては直交座標系を使うことが推奨されます。

 

HW上では要素中心に円筒座標系が定義されていますが。。。

 

添付モデルを実行すると以下のことが分かります。

1. 軸上の節点に円筒座標系でR方向にFORCEを負荷すると、CORD1Cの3番目の節点の方向への荷重となる(本モデルでは基準座標系の-Y方向)。

グローバル座標系（直交座標系）の-Y方向に変形していることが確認できます。

 

(2)K1のみ値を入れたCBUSHで円筒座標系を参照するようにした場合、CBUSHの1番目の節点が円筒座標系の原点となるのでバネ定数は半径方向ではなく(1)と同様基準座標系のY方向だけとなる(SPCFORCEを見ると分かります)。