OS-T：1040 3D座屈解析

本チュートリアルでは、OptiStructを用いた座屈解析に必要な手順について学びます。

開始する前に、このチュートリアルで使用するファイルを作業ディレクトリにコピーします。
Figure 1は、本チュートリアルに用いられる構造モデルを示しています。

1040_model
図 1. 静荷重と拘束条件が作用した構造モデル

HyperMeshの起動とOptiStructユーザープロファイルの設定

  1. HyperMeshを起動します。
    User Profilesダイアログが現れます。
  2. OptiStructを選択し、OKをクリックします。
    これで、ユーザープロファイルが読み込まれます。ユーザープロファイルには、適切なテンプレート、マクロメニュー、インポートリーダーが含まれており、OptiStructモデルの生成に関連したもののみにHyperMeshの機能を絞っています。

モデルのオープン

  1. File > Open > Modelをクリックします。
  2. 自身の作業ディレクトリに保存したbuckling.hmファイルを選択します。
  3. Openをクリックします。
    buckling.hmデータベースが現在のHyperMeshセッションに読み込まれます。

荷重と境界条件の適用

荷重コレクターの作成

荷重コレクターを2つ（SPCとStatic load）作成します。
  1. SPC荷重コレクターを作成します。
    1. Model Browserで右クリックしcontext menuからCreate > Load Collectorを選択します。
      デフォルトの荷重コレクターがEntity Editorに表示されます。
    2. NemeにSPCと入力します。
    3. Colorをクリックし、カラーパレットから色を選択します。
  2. Static loadという名称で、もう1つの荷重コレクターを作成します。

荷重ステップ入力の作成

荷重ステップ入力を作成します。
  1. Model Browserで右クリックしcontext menuからCreate > Load Step Inputsを選択します。
  2. NameにBuckling loadと入力します。
  3. Config typeにReal Eigen value extractionを選択します。
  4. Typeに、EIGRLを選択します。
  5. V1に0.0と入力します。
  6. NDに2と入力します。
    これで、OptiStructに最初の2つの座屈モードを取り出すことを指定したことになります。


図 2.

荷重と境界条件の作成

  1. Model BrowserのLoad CollectorsフォルダーでSPCを右クリックし、context menuからMake Currentを選択します。

    rd_loadcollector_panel_11
    図 3.
  2. menu barからBCs > Create > Constraintsをクリックし、Constraintsパネルを開きます。
  3. 梁の底面の全ての節点を選択します。
    1. nodes > on planeをクリックします。
    2. N1セレクターがアクティブであることを確認したうえで、面上の任意の3つの節点をクリックします。
    3. select entitiesをクリックします。
    面上の全ての節点が選択されます。

    104_nodes_const
    図 4.
  4. 自由度dof4からdof6までを選択解除します。
  5. createをクリックし、必要な境界条件を生成します。
  6. returnをクリックします。
  7. Model BrowserのLoad CollectorsフォルダーでStatic loadを右クリックし、context menuからMake Currentを選択します。
  8. menu barからBCs > Create > Forcesをクリックし、Forcesパネルを開きます。
  9. 梁の上面の全ての節点を選択します。

    1040_nodes_static
    図 5. 静荷重の作用に選択される節点
  10. magnitude=欄に-10000と入力します。
  11. 方向セレクターをz-axisにセットします。
  12. createをクリックします。
    荷重がmodeling windowに表示されます。
  13. returnをクリックします。

荷重ステップの作成

境界条件を作り上げる最後のステップがサブケースの生成になります。
  1. 線形荷重ステップを作成します。
    1. Model Browser内で右クリックし、context menuからCreate > Load Stepを選択します。
      デフォルトの荷重ステップがEntity Editorに表示されます。
    2. NameにLinearと入力します。
    3. Analysis typeをLinear Staticに設定します。
    4. SPCにUnspecified > Loadcolをクリックします。
    5. Select LoadcolダイアログでSPCを選択し、OKをクリックします。
    6. LOADにUnspecified > Loadcolをクリックします。
    7. Select LoadcolダイアログでStatic loadを選択し、OKをクリックします。

    OS_1040_02
    図 6.
  2. 線形荷重ステップを作成します。
    1. Model Browser内で右クリックし、context menuからCreate > Load Stepを選択します。
      デフォルトの荷重ステップがEntity Editorに表示されます。
    2. NameにBucklingと入力します。
    3. Analysis typeをLinear bucklingに設定します。
    4. METHOD(STRUCT)にLoad Step Inputsをクリックします。
    5. Select Load Step Inputsダイアログで、Buckling loadを選択し、OKをクリックします。
    6. STATSUB(BUCKLING)にUnspecified > Loadcolをクリックします。
      STATSUBカードで座屈解析のための線形静解析のサブケースを選択できます。
    7. Select LoadcolダイアログでLinearを選択し、OKをクリックします。

    OS_1040_03
    図 7.

ジョブのサブミット

  1. AnalysisページからOptiStructパネルをクリックします。

    OS_1000_13_17
    図 8. OptiStructパネルへのアクセス
  2. save asをクリックします。
  3. Save Asダイアログで、OptiStructモデルファイルを書き出す場所を指定し、ファイル名としてbucklingと入力します。
    OptiStruct入力ファイルには、拡張子 .femが推奨されます。
  4. Saveをクリックします。
    入力ファイル欄には、Save Asダイアログで指定されたファイル名と場所が表示されます。
  5. export optionsのトグルをallにセットします。
  6. run optionsのトグルをanalysisにセットします。
  7. memory optionsのトグルはmemory defaultにセットします。
  8. OptiStructをクリックし、OptiStructジョブを開始します。
ジョブが成功した場合、buckling.femが書き出されたディレクトリに新しい結果ファイルがあるはずです。何らかのエラーがある場合、buckling.outファイルはデバッグを手助けするエラーメッセージを探すのに良い場所です。
そのディレクトリに書かれるデフォルトのファイルは：
buckling.html
問題の定式と解析結果のサマリーに関する解析のHTMLレポート。
buckling.out
ファイルの設定、最適化問題の設定、実行に必要なRAMおよびディスクスペースの推定量、各最適化反復計算の情報、解析時間等、特定の情報を含むOptiStructの出力ファイル。ワーニングおよびエラーに関しては、このファイルを確認すること。
buckling.h3d
HyperViewバイナリ結果ファイル。
buckling.res
HyperMeshバイナリ結果ファイル。
buckling.stat
解析のプロセスの間のそれぞれのステップでのCPU情報を提供する、解析のプロセスの要約。

View the Results

OptiStruct gives you contour information for all of the loadsteps that were run. This section describes the process for viewing those results in HyperView.

線形荷重ステップ結果の表示

  1. OptiStructパネルからアイコンをクリックします。
    モデルと結果を含むbuckling.hmファイルと共に、HyperViewが起動します。
  2. ドロップダウンのサブケースセレクターを用いて、現在のウィンドウに表示する解析を変更します。

    1040_subcase_analysis
    図 9.
  3. Results Browserで、Subcase 1 - Linearを選択します。
  4. ResultsツールバーでresultsContour-16をクリックし、Contour panelを開きます。
  5. Result typeにElement Stresses (2D and 3D)を選択し、sub typeをvon Misesにセットします。
  6. Applyをクリックします。
    これで Von Mises 応力のコンターが表示されるはずです。

座屈荷重ステップ結果の表示

  1. Result display controlパネルで、Clear Contourをクリックします。
  2. Results BrowserでSubcase 2 - Bucklingをクリックし、シミュレーションがMode 1になっていることを確認します。
  3. Deformed panelツールバーresultsDeformed-24をクリックします。
  4. Deformed shapeの下で、値10を入力します。
  5. Undeformed shape:の下のShowに、ドロップダウンリストからWireframeを選択します。

    rd1040_wireframe_11A
    図 10.
  6. Start/Pause AnimationアイコンanimationStart-24をクリックし、アニメーションを表示します。
  7. 同様に2次のモードの結果もチェックすることができます。