<ピン結合を含む固有値解析>

# 2003年1月22日 No.4613 # FEM初心者 #
ピピさん、金色ウサギさん
親切丁寧な回答、ありがとうございます。

私の言葉が足りなかったことで、
モデル形状がイメージしにくかったと思い、反省しております。

さて、回答の

> CBARが軸回りに回転しないような拘束条件をつけては。
by金色ウサギさん

ですが、
トラスの部分を複数のCBAR要素でモデル化した場合、
全てのCBAR要素の軸回り自由度を拘束しなければならないのでしょうか、
それとも端部のCBAR要素のみ軸回り自由度を拘束するのでしょうか?

また、固有値解析を行う場合も、
同様にトラス軸回りは拘束するのでしょうか?



# 2003年1月23日 No.4615 # 金色ウサギ #
> トラスの部分を複数のCBAR要素でモデル化した場合、
> 全てのCBAR要素の軸回り自由度を拘束しなければならないのでしょうか、
> それとも端部のCBAR要素のみ軸回り自由度を拘束するのでしょうか?

端部のCBAR要素(の1節点)のみ軸回り自由度を拘束すれば十分ですよ。
異なる節点自由度の要素をつないだり、端点開放する場合、私だったら要素がどのように
動きうるのかを想像します。式で考えるのは苦手なので(笑)
動きが定まらない=特異なマトリクス、ということです。今回の場合、トラス部分がその
軸回りにクルクル回ってしまいますよね。

> また、固有値解析を行う場合も、
> 同様にトラス軸回りは拘束するのでしょうか?

固有値解析でも同じです。
その他に、剛体要素やMPCなど使う場合はソルバーによりルールが違うことがあります
ので、マニュアルなどでキーポイントは抑えておくと良いですね。。。これは蛇足かな?



# 2003年1月23日 # No.4618 # ピピ #
参考になればと思い、気が付いたことをレスします。

> トラスの部分を複数のCBAR要素でモデル化した場合、
> 全てのCBAR要素の軸回り自由度を拘束しなければならないのでしょうか、
> それとも端部のCBAR要素のみ軸回り自由度を拘束するのでしょうか?
by　FEM初心者さん

やはり、CRODでモデル化するべきだと思うんですよ。
CBARでモデル化すると、軸周りの回転を拘束する必要が生じますが、
FEM初心者さんのモデルだと、一本一本のCBARに対して局所座標系を作ってから回転拘束を
掛けないといけないですよね?
それって、めんどくさいですし、無駄な作業だと思います。

両端がピン拘束で軸力しか考える必要が無いのであれば、CRODで十分だと思います。
CRODの場合、元々回転自由度を考える必要がありませんから、後から回転拘束を追加する
必要性も生じませんし...

> また、固有値解析を行う場合も、
> 同様にトラス軸回りは拘束するのでしょうか?

固有値解析の場合は、全く拘束が無いFF(両端自由)でも解が求まりますから、モデル内に
剛性マトリックスの特異性があっても、エラーは出ないと思います。

但し、(剛体変位する要素数)×(剛体変位する自由度)分の剛体モードが発生します
から、例えば、解析対象周波数を1Hz以上とかに設定しておかないと、
無駄なモードが山ほど出てきます。



# 2003年1月23日 # No.4619 # FEM初心者 #
みなさんの貴重な助言、感謝しています。

さて、

> やはり、CRODでモデル化するべきだと思うんですよ。
> CBARでモデル化すると、軸周りの回転を拘束する必要が生じますが、
> FEM初心者さんのモデルだと、一本一本のCBARに対して局所座標系を作ってから回転拘束を
> 掛けないといけないですよね?
> それって、めんどくさいですし、無駄な作業だと思います。
> 両端がピン拘束で軸力しか考える必要が無いのであれば、CRODで十分だと思います。
> CRODの場合、元々回転自由度を考える必要がありませんから、後から回転拘束を追加する
> 必要性も生じませんし...
by ピピさん

今回の場合、トラスをCRODでモデル化すると、
変位が軸方向にしかでないような気がしますが。
(今さらで、申し訳ないんですが、
もし、そうなら、ちょっとまずいんです。)

また、

> 固有値解析の場合は、全く拘束が無いFF(両端自由)でも解が求まりますから、モデル内に
> 剛性マトリックスの特異性があっても、エラーは出ないと思います。
> 但し、(剛体変位する要素数)×(剛体変位する自由度)分の剛体モードが発生します
> から、例えば、解析対象周波数を1Hz以上とかに設定しておかないと、
> 無駄なモードが山ほど出てきます。
>
by ピピさん

トラスが座標系に対して、傾いて位置する場合も、
エラーが出ずに、流れるでしょうか?



# 2003年1月23日 # No.4620 # ピピ #
> 今回の場合、トラスをCRODでモデル化すると、
> 変位が軸方向にしかでないような気がしますが。
> (今さらで、申し訳ないんですが、
> もし、そうなら、ちょっとまずいんです。)
by FEM初心者さん

CRODでモデル化するのが妥当かどうかは、もう少し情報が無いと分かりませんね。
どのように荷重が加わるのか、モデル全体でどのように拘束されるのか、などの境界条件
が分からないと、ちょっと...

私のアドバイスは「致命的エラー」を回避するためにしたものです。
まずは、CRODで簡単なモデルを作成して、結果を得てからCBAR　or　CBEAMでモデル化
してみても良いのではないか?というレベルで考えてください。

#私ならCBARは使いません。CBEAMを使います。CBEAMなら、形状を入力すれば必要な
形状特性を勝手に計算してくれるからです。

> トラスが座標系に対して、傾いて位置する場合も、
> エラーが出ずに、流れるでしょうか?

これも、試してみればすぐに分かることですよ。
変形解析で「致命的エラー」が出るモデルでも、固有値解析では結果が得られることが
ある。と捕らえて試してみたら如何でしょう?
考える間も無く、答えが出ますぜ。



# 2003年1月23日 # No.4621 # ハッピー #
> > 両端がピン拘束で軸力しか考える必要が無いのであれば、CRODで十分だと思います。
> > CRODの場合、元々回転自由度を考える必要がありませんから、後から回転拘束を追加する
> > 必要性も生じませんし...
> by ピピさん
私も、CRODを4本ピラミッド状に立てれば必要十分と感じます。
各棒の両端が球面軸受け(ピロボール)のような構造と理解しましたので。
CBARは、棒のたわみを考慮する時には必要ですが。

> 今回の場合、トラスをCRODでモデル化すると、
> 変位が軸方向にしかでないような気がしますが。
それは心配ないですよ。今の場合、仮に軸方向にしか変位しないのであれば
全く変形できないことになっちゃいますよね。
(編集担当：いなちゅう 2003/11/27)

<固有値・応答解析時の境界条件>

#　2002年4月16日# 11時39分(火曜日)# SHU#
ひさしぶりの投稿です。よろしくお願いします。I-DEASを使用しています。
過去ログにも近い内容があるので、重複しない様気をつけたいと思います。
なお括弧内はIDEASのコマンドの説明となりますが、IDEASユーザに特定しているわけ
ではありません。

「注:ネジの締め付け力は考えないものとします。」
ネジやリベットを使用した製品のアセンブリモデル(アセンブリからFEMを作成等)で
固有値・応答解析を行なう時、
1.パーツ間の結合条件
2.加振点(部)の固定条件
はどの様に設定していますか?例えば以下の様な設定が考えられると思います。
1.A:一体化する
　　B:ネジ穴を埋めて(セクションメッシュ使用)中心間をリジットやバネで接合する
2.A:固定部(ネジ部)のみを完全拘束する
　　B:固定部の全体を拘束する

私は、モデルの作り易さ等で一体化にしたりリジットにしたりしてますが、実験値と
の合わせ込み等の根拠があるわけではありません(^^;

ノウハウ等で教えられない事もあると思いますが、何かヒントでも頂ければ幸いです。
それではよろしくお願い致します。



No.2988 # 2002年4月16日 # 15時56分(火曜日) # チャーリー #
> 固有値・応答解析を行なう時、
> 1.パーツ間の結合条件
> 2.加振点(部)の固定条件
> はどの様に設定していますか?例えば以下の様な設定が考えられると思います。
> 1.A:一体化する
> 　　B:ネジ穴を埋めて(セクションメッシュ使用)中心間をリジットやバネで接合する

ネジの質量が問題とならなければ、Bが一般的かと思います。
馬車の車輪のような骨組み
滑り等が問題なければ、A
その他、もし対象本体に対して質量程度のモデルでしたら、質点のみを与える。

> 2.A:固定部(ネジ部)のみを完全拘束する
> 　　B:固定部の全体を拘束する

B、ネジ部のみ完全拘束

最近は、IDEASは扱っていないので、セクションMESHってなんだ?
って言う状態でのレスであるところと、
SHUさんの解析対象の意図を汲み取っているつもりですが、
的外れでしたらすみません。

<固有値・応答解析 (条件変更) >

No.2998 # 2002年4月16日 # 18時38分(火曜日) # SHU #
> 2.A:固定部(ネジ部)のみを完全拘束する
> 　　B:固定部(ネジ部等)のある面全体を拘束する
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
>チャーリーさん
返答ありがとうございます。対象物は各種筐体やアンテナ等を考えてましたが、
他の対象物の意見も聞いてみたい所です...。

>セクションメッシュ
サーフェスにセクション(断面)を作成した後、セクションに対してメッシュを作成
する機能です。穴を除去して中心にノードを作ってくれたり、複数のサーフェスを
一つのセクションにする機能等があります。



No.2999 #　2002年4月16日 # 21時19分(火曜日) # チャーリー #
> > 2.A:固定部(ネジ部)のみを完全拘束する
> > 　　B:固定部の全体を拘束する
>
> B、ネジ部のみ完全拘束

訂正です。　B→Aの注意力散漫によるキータイプ間違いです。すみません。
おそらくBは、固定する面(フランジ面)をさしているかと思いますが、
あまり行わないと思います。みなさんのK/Hも聞きたいですね。
(編集担当：いなちゅう 2002/12/25)