積分ビームプロパティと要素破断の例題

はじめに

Radioss には積分ビーム特性 /PROP/TYPE18 (/PROP/INT_BEAM) があります。

普通のビーム /PROP/TYPE3 は面積と断面2次モーメントで要素の代表の応力が一つ計算されるだけですが、こちらは梁断面上に複数の積分点を持つので、応力の分布の解像度が上がります。

そして、弾塑性材料 /MAT/LAW2, /MAT/LAW36 による要素破断にも対応しています。

本記事では、この２個の材料を用いた例題を示します。

例題モデルの解析条件

このように、１ビーム要素モデルに片持ち梁試験を行います。細かい数値については割愛します。

梁断面は 47x47mm の矩形断面、積分点は 3x3=9 個です。実際の /PROP/TYPE18 の設定です。

モデル図で、積分点 1-3 が下段、4-6 が中段、7-9 が上段となります。

/MAT/LAW2 の例題

入力ファイルのダウンロード:

↑ のような材料を設定してあります。

解析途中で破断します。

解析の序盤は、線形の梁理論の純粋な片持ち梁試験に近いので、下段が圧縮、中段は応力なし、上段が引張という、特徴が良く表れています。

途中で要素が消えていることが確認できます。

要素が消える手前のアニメーションです。だいぶ傾いているので、引張成分が入るからどうかなと思ったのですが、下段と上段には塑性ひずみが発生し、中段は塑性ひずみが発生していない、曲げ特有の状況が見られます。

/MAT/LAW36 の例題

モデルのダウンロード

こちらも鉄を意識した材料で、塑性ひずみ 0.01 で破断としています。

こちらもこのようにメッセージが出て、要素が消えます。

少しメッセージが変化しますが、他はほぼ同じなので、後の説明は割愛します。