CAE

＜応力のポスト処理（画面表示）について＞

No.315# Re:No.1334 コンターにご用心
#　2000年9月24日# 10時46分(日曜日)# ハッピー#
>その厳密なところは別としても、I-DEASはなめらかなコンター図を描かせようとす
>ると、ある節点の周囲にあるすべての要素の応力値の平均を求めてしまうので
byＴＢＣさん

ＩＤＥＡＳに限らず殆どのポストプロセッサーに当てはまります
（ついでに過去ログN.260前後もご参照下さい）→「この掲示板を見ている数多い初心者の方々へ」
　
>さりとて、I-DEASは要素ごとに要素内の分布を出しては
>くれないので、初心者対策に困っているところです。
ＰＡＴＲＡＮは可能です。よって愛用しています。
これを初心者に見せると平均下の恐ろしさが良く分かるようです。
この機能が無いソフトであえてやろうとすれば、要素ごとに全節点をバラバラにしてＭＰＣで
くっつけたモデルを作ればＯＫ（無謀ですが）。全要素がお互いに節点を共有しないの
で平均化しようがない。

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No.314# Re: No.1332 & No.1333 , Re: 1327
#　2000年9月24日# 08時23分(日曜日)# TBD#
Re: No.1332 & No.1333 To　モLDさん　＆　ハッピーさん
　（というよりも、この掲示板を見ている数多い初心者の方々へ）

> ミーゼス、主応力などの不変量に関しては、応力6成分を節点平均してから求める
> 場合と、各要素ごとに節点での不変量を求めてから節点平均するのとで当然分布は
> 違いますし。

　その厳密なところは別としても、I-DEASはなめらかなコンター図を描かせようとす
ると、ある節点の周囲にあるすべての要素の応力値の平均を求めてしまうので、こう
いう場合の定性的傾向を知っていないと、コンター図だけからではとってもオカシな
結論を導き出してしまう結果となります。
　たとえば、バイメタルのように隣り合う要素で材料が違う構造の計算をしたり、Ｔ
形継ぎ手の接合部での凹部の曲率半径を0で計算したり、という場合には、境界上で
は応力の連続性が法線方向成分以外は存在しないのですが、それでも無理やり平均化
してしまうのです。
　この結果、バイメタルの境界ではミーゼスの応力や主応力であっても、色がハッキ
リ分かれて当然なのに、連続的になろうとするヘンな模様を作ってしまったり、Ｔ字
形状の凹部では応力集中が起きて当然なのに、みかけは周囲よりも低い応力値を表示
してしまうので、初心者はうっかりすると、「この継ぎ手では応力集中は起きません
！」などと堂々と言ってしまうのですよ。
　これを避けるために、I-DEASでは要素中心の応力をまず表示させるように指導をし
ています。このときのコンター図は、要素ごとに色で塗り分けられるため、あまり美
しくはないのですが、誤解だけはしなくて済みます。しかし、最近はＰ法がはやって
きて、この方法も通用せず、さりとて、I-DEASは要素ごとに要素内の分布を出しては
くれないので、初心者対策に困っているところです。

　以上、初心者には少々難しかったかしら？
　要は、ＦＥＭの解析結果を正しく解釈できるようになるには、それなりの材料力学
の知識と、ＦＥＭ自身やポスト処理についてのアルゴリズムに関する情報が（マニュ
アルやベンダーの相談窓口などから）引き出せようになっておく必要があるのです。

　ただし、ＭＳ7はまだ使ったことがないので、改善されているかも知れませんが。
　逆に私はPATRANやほかのものを知らないので、そちらではどうなのでしょうか？

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No.313# Re:No.1332 IDEASの応力ポスト表示
#　2000年9月23日# 23時31分(土曜日)# ハッピー#
>ＩＤＥＡＳの応力ポスト表示に疑問が生じてしまいました。
>Patranと異なるので、ちょっと困ってます。
byモＬＤさん

私はＩＤＥＡＳは今は使っていないのでよく分かりませんが、コンターの処理法は
ソフトによって違うことはちょくちょくあることですし、同じソフトでもいろんな
処理法が選択できる場合がありますね。
ミーゼス、主応力などの不変量に関しては、応力6成分を節点平均してから求める
場合と、各要素ごとに節点での不変量を求めてから節点平均するのとで当然分布は
違いますし。
かなり前に使っていたJvision、Jpostは驚きで、画面の上でモデルを回転させると
分布が変わるんです。あのソフトのコンターのロジックからすると変わって当たり前でしたが。

＃とにかく、こういうケースではソルバーの出力値と、節点平均する前の値をじっくり
比較すると何かが見えてくるような。

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No.312# IDEASの応力ポスト表示
#　2000年9月23日# 11時47分(土曜日)# モLD#
こんにちは、
私ＩＤＥＡＳのポスト機能を全くつかうことはなかったのですが
やむ終えない状況でＩＤＥＡＳを使ってます。
ＩＤＥＡＳの応力ポスト表示に疑問が生じてしまいました。
Patranと異なるので、ちょっと困ってます。
ソルバーは、Nastran
応力値は、Mises、PrincipalMaxです。

かすかな情報でもかまいません、現象
ご存知の方いましたら、教えて下さい。
(編集担当：ちまき 2001/12/23)

＜角部のモデル化と計算応力の評価について＞

No.586# imadaさん有り難うございます
#　2001年1月13日# 11時41分(土曜日)# Pro/MECHANICA初心者#
　imadaさんご教授有り難うございました。
　又、お名前書き損じていました。
　失礼しました。

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No.581# re:575
#　2001年1月12日# 23時30分(金曜日)# imada#
＞　iamdaさんの書かれていた角は特異点になって
＞応力が正しく計算されない、との事はどういった
＞事なのでしょうか？
　

形状的に連続でなく、その点で微分不可能である点において
応力集中があると、その点は理論上は無限の応力値になって
しまうということです。
現実には、厳密に点に収束するような角は無いのでそのよう
なことは無いのですが、解析モデルではそういう形状ができて
しまいます。
ＦＥＭの場合は幸か不幸か離散化による誤差のおかげで、なんらかの
値が出てきてしまい、それがまたもっともらしい値だったりします。
問題は、モデルの作り方やメッシュの切り方、解析の設定の仕方に
より出てくる答えが違ってしまうことです。こういう点に注目して
評価をするのは簡便ですけど危険な気がします。

そもそも物体内のある一点における
応力値の評価というのは、たぶんに便宜上というところがあって
体積を持たないある一点の応力値が破断応力を超えたところで
物が壊れるわけではないのですが、評価パラメータとして
扱いやすいために、よく使われているのだと思います。
このことをよく認識していないと、最大の応力値のみに目が
行ってしまい本当に問題となるところが何かを見失いがちです。

実際のところ、私自身こうしたらいいんだという決定打を持っている
わけではありません。評価の仕方さえはっきりしていれば、かなり
大胆な簡略化もＦＥＭにおいてはかなり使い物になると思っています。

多くの方のご意見や経験談をおうかがいしたいところです。

imada.

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No.575# 有り難うございます
#　2001年1月12日# 10時28分(金曜日)# Pro/MECHANICA初心者#
　tosさん、imadaさん有り難うございます。
　フィレットを作るのは1つの方法だと思います。
　検討しようと思います。
　iamdaさんの書かれていた角は特異点になって
応力が正しく計算されない、との事はどういった
事なのでしょうか？
　不勉強で恐縮ですが、ご教授宜しくお願いします。

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No.572# RE:569
#　2001年1月11日# 23時52分(木曜日)# imada#

>　角は普通に考えると剪断にしても引っ張りにしても
>座標の扱いが2通りできてしまうので、困っています。

その前に角の点では、特異点となってしまい、応力が
正しく計算されないことのほうが問題ではないでしょうか？

tos さんの回答は、これを回避する上でひとつの有効な方
法だと思います。
目的によってはこの方法で評価可能かと思われます。

しかし、本当に界面の応力で評価してよいものなのでしょ
うか？
そのあたりの評価方法が確立しているのかどうかが疑問で
す。
この対象の場合、応力値を評価対象とするのは、危険だと
思うのですがいかがでしょう。なぜなら界面の応力値は
測定できないでしょうし、ＦＥＭで得られる答えも実現
象を反映していない可能性があるからです
（界面の接合状態等により）。

もし、すごく実用的な手法が必要であり、応力値で判断し
たいとすれば、角の点（あるいは界面）から少しはなれた
ところを評価点と決め、実験とのあわせこみをした上で、
使うのがより安全と考えます。
これならば、実験でも解析でもそこそこ再現性のある値が
得られるものと思われます。

以上、お答えになっているかどうかははなはだ疑問ですが、
私見を述べさせていただきました。

imada.

---

No.570# Re: 569 破壊の扱いについて
#　2001年1月11日# 17時19分(木曜日)# tos#
> 　2つの違う物性をもつ材料（仮に鉄とセメントとします）が
> あり、直方体の鉄をセメントが包んでいます。
> 　外力が加わった時の鉄/セメント界面の破断を評価
> したいのですが、セメントの要素（又は節点）の剪断・
> 引っ張り応力を評価すると角の部分をどのように扱えば良い
> のでしょうか？
> 　角は普通に考えると剪断にしても引っ張りにしても
> 座標の扱いが2通りできてしまうので、困っています。

角の部分の評価には苦労した経験があります。
角の部分にフィレットをつけてみるのはどうでしょうか？
フィレットの半径を大→小に順次変えてみて、応力を評価し
半径と応力の関係のグラフ（2次曲線程度？）から、
半径＝0の時を角の部分に発生する応力とする
と考えるのはどうでしょうか？

私は初心者（6ヶ月）なので、的はずれかもしれません。
ベテランの方のアドバイスもお願いします。

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No.569# 破壊の扱いについて
#　2001年1月11日# 15時54分(木曜日)# Pro/MECHANICA初心者#
　またまた、皆さんに教えて頂きたく書き込みさせて
頂きます。
　2つの違う物性をもつ材料（仮に鉄とセメントとします）が
あり、直方体の鉄をセメントが包んでいます。
　外力が加わった時の鉄/セメント界面の破断を評価
したいのですが、セメントの要素（又は節点）の剪断・
引っ張り応力を評価すると角の部分をどのように扱えば良い
のでしょうか？
　角は普通に考えると剪断にしても引っ張りにしても
座標の扱いが2通りできてしまうので、困っています。
　解析自体は線形の静解析なのですが...
　座標系の無いvon Mises等を見るのは簡単とは思うのですが...
　どなたかお知恵を拝借できますと幸いです。
(編集担当：ちまき 2001/12/23)

＜溶接部の応力集中とモデル化について＞

No.584# Re.575　溶接構造について
　# ハッピー　#2000年3月26日(日)00時03分 #
>溶接部は板厚の10倍までをソリッドでモデル化（Extrude可能でCHEXAで作れたのが幸い）し、
>他の部分はシェルで作成し、RSSCONにてソリッドとシェルとを結合することを繰り返して
>全体モデルを作成しました。
byピンクのムカデさん

普通、「溶接部止端部の応力を見て疲労強度を評価したい」というのでなければ、
シェルでモデル化した場合は、溶接ビードをモデル化しませんね。モＬＤさんのように。
剛性という観点から見た場合、溶接ビードが剛性に寄与する割合なんて高が知れて
いますから。また、溶接部の強度を議論する場合も、普通はシェル要素そのままで
解析し、得られた応力分布から断面公称応力を抽出し、これに継ぎ手形状、ビード形状
に即した応力集中・切り欠き係数を乗じて応力評価を行うことが殆ど。
でも、どうしても詳細な強度評価したいという場合は、ピンクのムカデさんのように、
ソリッド要素とシェル要素の混合モデルを用いる事になると思います。

実は、溶接部ではないのですが、シェルモデル部（ラフ）とソリッドモデル部（詳細）
の結合モデルで解析しようとしていたところだったので、ピンクのムカデさんが書かれた
ＲＳＳＣＯＮを調べてみたんです。うちではＮａｓｔｒａｎでシェルとソリッドを使う場合、
みんなは剛体要素（ＲＢＥ2）を使って、シェル側をマスターとしているようなんですが、
これではソリッド側の板厚方向変形を拘束するのでマズイ。一方、Ａｂａｑｕｓには
ＳＳ＿Ｌｉｎｅａｒというソリッド側をマスターとする結合オプションがあって、私は
これまでこれを使ってきたんです。じゃあＲＳＳＣＯＮはNASTRAN版のＳＳ＿Ｌｉｎｅａｒ
なのかなぁと思って。
マニュアルを見ると、考え方はＳＳＬｉｎｅａｒと同じで本掲示板の古～い過去ログの
「結合法復習会」に書かれていたもの。但し、ＲＳＳＣＯＮはソリッド側が厚み方向に
一層であることが前提なんですね。端なる曲げ問題ならＯｋですが、うちでやってるのは
熱応力問題が多く厚み方向にソリッド一層てことはまずない。するとＲＳＳＣＯＮは使えない。
ということで、Ｎａｓｔｒａｎ版のＳＳ＿Ｌｉｎｅａｒを作る事にします。（振動解析も
行うのでＮａｓｔｒａｎがＢｅｔｔｅｒ）あと、ＲＳＳＣＯＮにしろＳＳ＿Ｌｉｎｅａｒ
にしろ、シェル側とソリッド側の分割パターンが一致している事が前提ですが、不一致の
場合でも結合できる方法にしようと考えています。

---

No.578# Re.575　溶接構造について
　# ピンクのムカデ　#2000年3月23日(木)09時14分 #
＞ソリッドで実物と同じように溶接ビートまでモデルを作成するのが最も精度が高いのでしょうが、
＞薄板（2mmぐらい）だとメッシュがすごい数になりとてもＰＣでは解析できそうもありません、

いつも、省略することしか頭に無いので、一つの事例として参考にしてください。
昨年の春頃にＭＳＣ／ＮＡＳＴＲＡＮを使った解析での溶接部の対応方法です。
対象部品は、某製品のユニット台（白物でこの名前を使う商品は限られていますが）で
耐久試験時に溶接部から損傷が起こったため、構造解析を行いました。
対象の部品の基本構成は、板厚は1．5ｍｍで一辺30ｍｍの矩形断面部品で折り曲げて
溶接した部材で組み合わせた物でした。溶接部の物性値が判らないし、溶接を施して
いない板部分の面積がかなり大きくモデル化も大変だから、実験で済まして欲しいと
逃げていたのですが、現場から、どうしても溶接部の強度を見たいとのことでしたので、
溶接部は板厚の10倍までをソリッドでモデル化（Extrude可能でCHEXAで作れたのが幸い）し、
他の部分はシェルで作成し、RSSCONにてソリッドとシェルとを結合することを繰り返して
全体モデルを作成しました。
振動試験を大質量法でSOL.111で解きましたが、耐久試験での結果と比較的合致し、
解析開始から2日ほどで対策案の提案と評価が出来たことがありました。

Re:NO575　TENさん
＞薄板鋼板の溶接部
＞薄板（2mmぐらい）だとメッシュがすごい数になりとても
＞ＰＣでは解析できそうにもありません
ＷＳでも難しいところがあります。
一般的には、ＳＨＥＬＬで行っているはず、
手前どもでは迷いなくＳＨＥＬＬ要素です。
たまに梁要素で、手抜きど横着することもあります。
評価降伏応力も吟味と、Zooming機能は、是非とも必要なところ。
他、剛性の設定、マッチ（整合）化は結構骨が折れますね！
溶接部のみ最初にＨＥＸＡで作ってしまえば、それなりに接点数が
比較的、少なくできるようにも思えますが．．．

---

No.575# 溶接部の構造はどうされていますか？
　# TEN 　#2000年3月22日(水)13時53分 #
NASTRAN　for　windows　を使ってますが、
薄板鋼板の溶接部はどの様にモデルを作成するのが「BEST」なのか悩んでいます。
ソリッドで実物と同じように溶接ビートまでモデルを作成するのが最も精度が高いのでしょうが、
薄板（2mmぐらい）だとメッシュがすごい数になりとてもＰＣでは解析できそうもありません、
プレート（シェル）要素だと、接点をマージして一体構造にするか、
剛体要素で縫い合わせるぐらいしか、思い浮かびませんが、
もっといい方法とか、普通はこんな風にするのが一般的とか、
アドバイスをお願いします。
(編集担当：ちまき 2001/12/23)

＜応力集中係数について＞

No.1011# Re: 1010 1008 応力集中について
#　2001年4月11日# 08時41分(水曜日)# FD3S#
imadaさん　ハッピ－さん　おはようございます
ＦＤ3Ｓです。

> 「応力集中係数」は、「理論解」に対する係数と言うより、断面公称応力に
> 対する係数ですね。引っ張り荷重を受ける穴あき平板の場合、板幅＝Ｗ、
> 引っ張り荷重をＰ、板厚をｔとし、切り欠き底の最大応力をσmaxとすると、
> 公称応力はσ0＝Ｐ/Ｗｔ、応力集中係数はα＝σmax/σ0ですね。
> 「切り欠き底の理論解」に対する、実験値に基づく補正係数ではありません。
>
> ＦＥＭは、imadaさんがおっしゃるように
> >適切にモデルができていれば「応力集中」
> >も結果として表現できるようになっているからです。
> 適切なモデル化がされておれば、Ｖmax（σmax）は精度良く求まり、これとＶ0（σ0）の
> 比として応力集中係数が得られます。
>

早速のお返事、ありがとうございます。
応力集中係数については、学生～現在にいたる長期の間
間違った理解をしていました（笑）。
このような状態でＣＡＥ業務を行っていたかと思うと
ちょっと怖いですねぇ。。。
しかし、本当、明確すぎるくらいの回答ですね！
正直言って、社内＆社外のサポ－トより頼りになるのでは？
という感じです。

今後とも、この掲示板は楽しみにしていますので
よろしくお願いします。

---

No.1010# Re: 1008 応力集中について
#　2001年4月11日# 00時36分(水曜日)# ハッピー#
> 平板＆穴の例にあるように、応力集中は理論解に対して
> 係数を乗じると思います。
byFD3Sさん

「応力集中係数」は、「理論解」に対する係数と言うより、断面公称応力に
対する係数ですね。引っ張り荷重を受ける穴あき平板の場合、板幅＝Ｗ、
引っ張り荷重をＰ、板厚をｔとし、切り欠き底の最大応力をσmaxとすると、
公称応力はσ0＝Ｐ/Ｗｔ、応力集中係数はα＝σmax/σ0ですね。
「切り欠き底の理論解」に対する、実験値に基づく補正係数ではありません。

溝の中の流れを考えたとき、溝幅Ｗ、水深ｔ、流量Ｑとすると平均流速はＶ0＝Ｑ/Ｗｔ
で、これが上のσ0に相当。溝のまん中に空き缶を立てたら、想像できるように
空き缶と溝壁の間では、空き缶によって流路が狭められることで狭路の平均流速が
上がる。さらに溝壁近傍よりも空き缶近傍の流速の方が速くなっている。この、空き缶に
沿いつつ空き缶を迂回する最大流速Ｖmaxが上のσmaxに相当。応力集中係数はこの速度の
比に喩えられます。またこの時の水の流れ＝流線が、力の流れ＝力線と同じで
はありませんが似た形になります。
要するに、応力集中は穏やかな力の流れが、何らかの擾乱（空き缶）で力線が局部的に
密度が高くなることかなぁと理解しています。

上の例では境界条件（上流、下流の平均流速、溝形状、空き缶形状...)の
下で、水の流れそのものを求めるのがＦＥＭです。
ＦＥＭは、imadaさんがおっしゃるように
>適切にモデルができていれば「応力集中」
>も結果として表現できるようになっているからです。
適切なモデル化がされておれば、Ｖmax（σmax）は精度良く求まり、これとＶ0（σ0）の
比として応力集中係数が得られます。

---

No.1009# re:1008
#　2001年4月10日# 21時57分(火曜日)# imada http://www.iforce.co.jp/#
こんばんは、FD3Sさん。

通常FEMでは特に応力集中を考慮するような定式化は
されていないはずです。
というのも、応力集中というのは形状の局部的変化による
応力分布の乱れによるものですが、FEMでは連続体形状を
モデル化して形状の効果を含めた応力分布を求めるのが
目的であるため、適切にモデルができていれば「応力集中」
も結果として表現できるようになっているからです。

理論的、あるいは実験的に求められた「応力集中係数」を
用いるのは、簡易的な手計算では単純形状の応力分布しか
求められないため、特別に「形状効果」である「応力集中係数」
を導入しないと最大応力が予測できないからです。

とはいうものの、FEMを用いて正しく応力集中の様子を
再現するのはかなりノウハウのいることであり、メッシュの
切り方などで答えが変わってくることから、常に議論のテーマ
にはなっています。

imada.

---

No.1008# 応力集中について
#　2001年4月10日# 10時26分(火曜日)# FD3S#
この掲示板はとてもためになる議事が多く参考に
させてもらっています。

ＣＡＥにおける応力集中について質問してもよろしい
でしょうか？
平板＆穴の例にあるように、応力集中は理論解に対して
係数を乗じると思います。
また、この係数は、実験から算出した実験解と思います。
このようなモデルをＣＡＥで解析した場合、係数は、どのような
処理をされているのでしょうか？
メッシュの変化率から、応力集中係数を算出してかけられて
いるのでしょうか？
一般的な「***の理論」を適用とかしているのでしょうか？
ご存知でしたら教えてもらえると助かります。
ちなみに使用しているソフトはＮ4Ｗです。
(編集担当：ちまき 2001/12/23)

＜解析で得られた最大応力値の意味について＞

No.809# Re: 802 最大応力値について
#　2001年3月5日# 06時22分(月曜日)# Ryou#
どうも、適当なことをかいてすいません。
線形解析です。
>実験で測定された条件を良く見直し．．．．．
もう少し勉強して再度投稿致します。
どうもありがとうございました。

---

No.804# Re: 802 最大応力値について
#　2001年3月2日# 23時48分(金曜日)# imada www.iforce.co.jp/#
Ryou さん

どのような条件でどのような場所の応力を見ているのか
が良くわかりませんが・・・。
(線形解析か非線形解析か位は教えて下さい)

実験の応力測定結果はある一定面積の中の平均値と
考えられます。（ひずみゲージ法であれば）
一方で、解析により得られたものは応力集中部があ
るとすれば微小な面積（点）の応力値を予測してい
ることになるので精度の良い解析であればかなり差
が出てきます。
線形解析であれば何十倍もの開きが出てくることも
ありますが、非線形解析でも点の応力を見ていると
すれば2倍程度の差異は珍しくないと思われます。

実験で測定された条件を良く見直し、それに相当する
評価法を考えた方が良いものと考えます。

加えて、「剛体の破壊」とはどのようなものですか？
もう少し具体的に説明なさると多くのRESがつくと
思いますよ。

imada.

---

No.803# Re:No.802 最大応力値について
#　2001年3月2日# 23時37分(金曜日)# ハッピー#
>剛体の破壊を解析しているのですが、実験で測定した
>応力にたいして引っ張り荷重に対して、解析で出てくる
>応力が2倍ぐらい高く出ます。
by_Ryouさん

ちょっと、情報不足ですヨ。
・実験と解析モデルに解析結果に影響を与える差異はありませんか？
　荷重の与え方、拘束の仕方、形状の近似
・剛体ということですが解析モデルは弾性体でモデル化していますか？
・応力はどういう場所をどういう方法で測定していますか？
・対する、解析応力値はどうやって評価していますか？
などなど

---

No.802# 最大応力値について
#　2001年3月2日# 20時03分(金曜日)# Ryou#
泣きつかせてください！
剛体の破壊を解析しているのですが、実験で測定した
応力にたいして引っ張り荷重に対して、解析で出てくる
応力が2倍ぐらい高く出ます。
通常相対的に比較したりして評価しているのですが
このような場合、最大値に対して、係数をかけたりして
実際の応力に近いように補正するのでしょうか？
例えば集中を考慮して0.**をかけるとか．．．．
どのようにして、実際の応力に近ずければ良いのでしょうか？
意味が通じましたでしょうか？
(編集担当：ちまき 2001/12/23)