Radioss: /MAT/LAW62 のパラメータの特徴を 1要素モデルでつかんでみよう。
Altair Employee/MAT/LAW62 はゴム、フォームのどちらにも、両方の中間的な材料にも使える材料モデルです。しかし、材料試験データ入力ではなく、材料パラメータを入力する必要があるため、それぞれにどういう物理的な意味、結果にどのような差を与えるのか、という特徴をつかんでおくことが大事です。
そこで本書では、1要素モデルを使って、パラメータをいろいろ変更してみて、どのような特徴が現れるのかを検証します。
弾性特性向けのパラメータの検証
弾性特性向けのパラメータを緑、粘性特性向けのパラメータを青に色分けしてみました。
μ と α が最大で 5組ありますが、このパラメータは一組の μ と α で決まる特徴の足し算のため、一組だけのモデルにして、特徴をつかんでみましょう。もちろん今の段階では M=0 として粘性は考慮しません。
ちなみに μ は、μ1~5 の合計値が変形初期の横弾性係数です。引張試験の初期の傾き (縦弾性係数) と材料のポアソン比から、おおよそのところはつかめると思います。
それでは、このような材料モデルを用意して、α を色々変えて、結果を見てみます。試験は 10mm 角の１ソリッド要素を 100% 引っ張ります。
α を -4, -2, -1, 1, 2, 4 とした場合の荷重ーストローク線図です。
スケールが合っていないため、傾向が分かりにくいので、スケールを合わせます。
まだ、線が多すぎて見づらいので、α を正と負に分けてみます。
負の場合、基本的に凸型、つまり変形初期に応力が高く出やすい特徴になりあます。また、振れ幅はあまりありません。
正の場合、α=1,2 は凸型ですが α=3,4 は凹型、つまり後半に応力が高くなるパターンです。
ということで、実験データの特徴を見ながら α の組み合わせを決めると良いと思います。
ちなみに余談ですが、ゴムの材料引張試験に全部合わせこまなくて良いです。30% くらいの変形を想定しているなら、せいぜい 100% 引張くらいまでに合わせこんでおけば十分でしょう。試験が 1000% までやっているからと言って、1000% までに合わせたカーブを作ろうとすると、本当にしっかり再現したいところの再現性がおろそかになってしまうからです。
検証モデル (α=2) の物をここに置いておきます。
粘性パラメータの特徴をつかむ粘性パラメータ γ, τ も 5組まで設定できますが、特性は足し算なので、これもやはり一つだけ切り出してみていくのが分かりやすいです。
ものすごくざっくり描くとこのようなイメージです。
γは割合なので (合計が) 0~1 の間の数字を取ります。小さいほど、時間経過による応力低下は小さいです。
τは、ばねで表現されていますが、ばねを手放す時間です。小さくするほど、応力低下が素早く発生します。
では γ1=0.5 として、剛性の半分は時間経過で失われるとして、τ をいろいろ変化させてみます。モデルは先ほどと同じです。
時間による緩和を見たいので、今度は荷重ー時刻線図を見ます。τ が小さいほど緩和が速く、また、最終的に 50% の荷重の低下（剛性の低下）が見て取れます。
このあたりの特性をつかみながらモデルを作っていただければと思います。
この試験用のモデルはこちら (τ = 0.01 )