<複合材料の損傷解析(母材損傷、界面剥離),FAILURE INDEX の解釈>

# 2003年2月13日 # No.4767 # MARC 2000 #
短繊維強化CFRPの損傷解析を行いたいのですが、下記の2点を
うまくモデル化することができず躓いております。何か良い方法を
ご教示いただければと書き込みさせていただきました。なお、当方
の使用ソフトはMARCです。また、繊維、樹脂ともに8節点ソリ
ッド要素でモデル化しております。
1.ある破壊条件(当面は最大主応力規準)に達したときに、母材
　　樹脂の破壊を想定し剛性が0に近い値になるようにしたい。
2.ある破壊条件(当面は最大せん断応力)に達したときに、母材
　　/樹脂界面の剥離を想定し、母材と繊維を切り離したい。
1については、FAIL DATA というモデル・デフィニション・カード
を使っておりますが、このカード自体が長繊維の積層複合材料のた
めのカードのようであり、等方性のソリッド要素に適用して良いも
のか分からないということが気になります。また、損傷後の剛性が
非損傷の剛性の10%と固定されていることも不満な点です。
2については、適当な方法が見つからず困っております。ユーザー
サブルーチンを使って界面に非線形バネを入れるような方法しかな
いのでしょうか。また、その場合、要素の大きさや向きにあわせて、
バネの特性を個々に定義する必要があり、作業量が膨大になりそう
で心配です。
基本的に、いわゆるシアラグ解析のようなことがやりたいと思って
おります。



# 2003年2月13日 # No.4772 # MARC 2000 #
先の複合材料損傷解析に関連するのですが、FAILURE INDEX なるものの
解釈がよく分かりません。当初、この値が1になることが壊れたという
意味なのかなと思っておりましたが、実際に計算を実行してみると1以
上の数字も現れます。初歩的な質問ですが、情報をいただけないでしょ
うか。
また、MENTAT で POST 出力を指定する場合、FAILURE INDEX というの
が、1～13まであるのですが、この番号の意味もよく分かりません。
マニュアルによると破壊則は最大3つということなので、1～3だと理
解できるのですが。。。



# 2003年2月13日 # No.4774 # チャーリー #
こんにちは、かなり難しい問題で、よく分からないのですが、
繊維HEXA要素くるむように樹脂をHEXA要素という一体化モデルなのでしょうか?
御述に出てくる異材積層の方が、結果を得られそうに考えてます。



# 2003年2月13日 # No.4775 # MARC 2000 #
Reありがとうございます.ご指摘のように,ソリッド要素で作成し
た1本の炭素繊維がソリッド要素で作成した樹脂の中に埋まっている
というモデルです.モデル全体としては四角柱で,両端に引張の強制
変位を与えるというモデル化です.

通常の構造設計でよく用いられる,積層材を巨視的な均質異方性材と
してモデル化するものとは異なります.

要点は,樹脂部分に関して,ある応力値を超えた要素を無効にするか,
剛性をゼロに近い値まで落としてしまう方法(ソリッドの破損のモデ
ル化)と,界面部分に関して,あるせん断応力を超えた場合に乖離さ
せる方法(接合部の剥離のモデル化)が知りたいのです.

それぞれに関しては,比較的ありがちな問題だと思うのですが,自分
自身,破損解析の経験がなく,初歩的な質問をさせていただいている
しだいです.



# 2003年2月13日 # No.4776 # チャーリー #
初歩どころか、相当複雑なメカニズムだと思いますよ。
微視的に見て、繊維の樹脂の吸着は、界面活性材とかで表面張力を下げて分子間のクーロン力(クーロン摩擦とかとは違います)が
支配的かと思います。

FEMでは材料内のスベリとかを粘弾で巨視的に表現しているので
実際にはファイバーの並びも一定方向に向いているわけでもなく
なんとなく一方向に揃っていると言うような雰囲気かと考えてます。
巨視的な破壊もファイバーの分散度合いによって変わりますので
普通は行わないのではないでしょうか?

無理にやるのでしたら、軸対称や2Dで接触解析なんかで
材料の剥離と解離など表現できるかもしれませんが、
間違っていたらと言葉が不足していましたら、すみません。



# 2003年2月13日 # No.4772 # MARC 2000 #
先の複合材料損傷解析に関連するのですが、FAILURE INDEX なるものの
解釈がよく分かりません。当初、この値が1になることが壊れたとい
う意味なのかなと思っておりましたが、実際に計算を実行してみると
1以上の数字も現れます。初歩的な質問ですが、情報をいただけない
でしょうか。

また、MENTAT で POST 出力を指定する場合、FAILURE INDEX というの
が、1～13まであるのですが、この番号の意味もよく分かりません。
マニュアルによると破壊則は最大3つということなので、1～3だと
理解できるのですが。。。



# 2003年2月13日 # No.4774 # チャーリー #
> 短繊維強化CFRPの損傷解析を行いたいのですが、下記の2点を
> うまくモデル化することができず躓いております。何か良い方法を
> ご教示いただければと書き込みさせていただきました。なお、当方
> の使用ソフトはMARCです。また、繊維、樹脂ともに8節点ソリ
> ッド要素でモデル化しております。

こんにちは、かなり難しい問題で、よく分からないのですが、
繊維HEXA要素くるむように樹脂をHEXA要素という一体化モデルなのでしょうか?
御述に出てくる異材積層の方が、結果を得られそうに考えてます。



# 2003年2月13日 # No.4775 # MARC 2000 #
Reありがとうございます.ご指摘のように,ソリッド要素で作成し
た1本の炭素繊維がソリッド要素で作成した樹脂の中に埋まっている
というモデルです.モデル全体としては四角柱で,両端に引張の強制
変位を与えるというモデル化です.
通常の構造設計でよく用いられる,積層材を巨視的な均質異方性材と
してモデル化するものとは異なります.
要点は,樹脂部分に関して,ある応力値を超えた要素を無効にするか,
剛性をゼロに近い値まで落としてしまう方法(ソリッドの破損のモデ
ル化)と,界面部分に関して,あるせん断応力を超えた場合に乖離さ
せる方法(接合部の剥離のモデル化)が知りたいのです.

それぞれに関しては,比較的ありがちな問題だと思うのですが,自分
自身,破損解析の経験がなく,初歩的な質問をさせていただいている
しだいです.



# 2003年2月13日 # No.4776 # チャーリー #
初歩どころか、相当複雑なメカニズムだと思いますよ。
微視的に見て、繊維の樹脂の吸着は、界面活性材とかで表面張力を下げて分子間のクーロン力(クーロン摩擦とかとは違います)が
支配的かと思います。
FEMでは材料内のスベリとかを粘弾で巨視的に表現しているので
実際にはファイバーの並びも一定方向に向いているわけでもなく
なんとなく一方向に揃っていると言うような雰囲気かと考えてます。
巨視的な破壊もファイバーの分散度合いによって変わりますので
普通は行わないのではないでしょうか?
無理にやるのでしたら、軸対称や2Dで接触解析なんかで
材料の剥離と解離など表現できるかもしれませんが、
間違っていたらと言葉が不足していましたら、すみません。
(編集担当：Happy 2003/10/18)

<Peter Kennedy>

# 2002年12月31日 # No.4376 # 峯田治 #
射出成形CAEの理論の学習という点は、洋書ですが、Peter Kennedyの"Flow Analysis Reference Manual"は非常にいい本ですよ。Moldflow社の開発の取締役で、理論定式化の外部伝達として非常に有意義な本です。参考文献資料も豊富にあるので、もし射出成形CAEをそれなりにやって行こうという方は是非一読を進めます。
(編集担当：Happy 2003/09/29)

<複合材の境界面の特異応力値について>

# 2003年1月2日 # No.4383 # temma #
明けましておめでとうございます。いつもお世話になっております。
今年も拝見させていただきます。

さて、いきなりですが、今ある複合材の解析をしています。(もちろん今現在ではないですよ)
異材料の境界面で応力値が実際よりも大きく出ていて、どう判断しようかと考え中です。
そこでふと思ったのですが、何故境界面はいつも応力値が大きいのでしょうか?
書籍などを読むと「境界部分は応力特異場で厳密には応力は無限大になる」と記入されていますが、 具体的にはどういう状態なのでしょうか?
また、境界部分で応力を評価する場合の何か良い考え等がありましたら教えていただければ嬉しく思います。


# 2003年1月3日 # No.438 # ハッピー #
例えば、下記のようなADEBとBEFCを考えて、
CFをX方向に引っ張ると
ヤング率が、ADEB>>BEFCの場合どうなるでしょう?

A++++B*****C→
+++++******→
+++++******→
+++++******→
D++++E*****F→

「具体的に」と言われる意味がよく分かりませんが、解析をして
みると特異性のあるコンターが得られませんか?
(コンターの間隔が、加速度的に細かくなっていく)
Adaptive機能があるソフトを使えば、線BC上、特にポイントB、C
の近傍のメッシュがどんどん細かくなっていくと思います。
(ANSYS/EDでも十分試せます)

σx、σyそれぞれ平均化しないコンターを描いてみましょう。
(ANSYSだと異材境界では自動的に平均化がOffとなります)

σyについてポアソン効果によりADEB、BEFCは幅が狭くなろうと
しますが、ヤング率の違いでBEFCの方がより狭くなろうとしますが
接合されているのでADEBに拘束されます。逆にADEBはBEFCに
よって細められることに。そのためコンターで線BEを境として
正負が逆転、つまり応力のJumpが起こります。
#言うまでもなく、BEの左側でσy<0、右側でσy>0です。
主応力ベクトルを描けばベクトルが平行にならず力がB、Eに
向かう様子が分かると思います。

辺ABCで見れば、形状こそ一直線ですが、材質がBで変わっている
ために、不連続部となってσxは無限大の応力集中となります。
単なる1次元問題ならこうなりませんが、上記ポアソンが曲者。

「実際より高い値」とのことですが、測る位置を慎重に選ぶ必要
はあるかも知れませんね
(編集担当：Happy 2003/09/29)

<FRPの材料特性>

# 2002年4月30日 # No.3059 # roi #
もう、ずいぶん前のことになりますが、
MARCを使用し、圧縮側、引張側で弾性係数を変えることを試みていた者です。
その節はこの掲示板のみなさんに多くの助言をいただき、感謝しております。
最後の書き込みの後、MARCのユーザーサポートから、質問の返答が来ました。
返答としては、
「最も簡単な例ですが、ユーザーサブルーチン hooklw を用いて
トラス要素の引張りと圧縮側のヤング率を変える
サブルーチンを添付させていただきます(trs-hooklw.f)
elmvar ユーティリティルーチンにより平均主応力値を取得し
その正負により引張りか圧縮かを判断しています。ご検討ください。」
とのことでした。
普通は、ユーザーサブルーチンのコーディングに関しては、
ユーザーサポートの範囲外らしいのですが、
サブルーチンを添付していただきました。
今まではelevarルーチンの使用を試みていましたが、
このサブルーチンではelmvarを使用しているのが大きな違いです。
このことから、elevarをelmvarルーチンを変更したところ、正常に動きました。
長くなりましたが、ご報告ということで書き込みします。


# 2002年5月1日 # No.3063 # ハッピー #
ユーザーサブルーチンであるelevarは、解析結果を任意の形式で出力するためのサブルーチンですから、非線形解析の反復&インクリメントが終わった後とで呼ばれます。こちらは私もたまに使います。でも、これを使ってヤング率を変更していては、次インクリメントで収束しにくいのは理解できますね。毎回ステップ的な変化がある。
一方、ユーティリティ・ルーチンのelmvarは任意のタイミングで呼び出せて、hooklwからcallすれば、反復計算の中で正負の識別が出来る。つまり、ヤング率の変化を含めた収束解が得られる、ということなんでしょうネ。
前回、書き込まれたときは、そこまで気が回りませんでした...
(編集担当：Happy 2002/11/09)

<PMMAの3D破壊評価>

# 2001年10月3日 # No.1970 # ブルーハーツ #
破壊のシミュレートは3次元で進めていこうとしているのですが、
自分たちが扱おうとしている材料(PMMA:ポリメチルメタクリレート)については2次元断面のものばかりで3次元空間でのき裂のふるまいが報告されていません。
また、マニュアルの例題を見ても対象性をつかった簡単な2次元モデルでの
解析しかしてないので、3次元のときはどのようなモデリングを行えばよいのか困っています。
このあたり、一般的なことでいいので何かうまいコツはないのでしょうか?



# 2001年10月4日 # No.1976 # ちまき #
うまいコツがあったら,もうみんなやってますよ～ん.

漠然と質問なさっても,漠然としか答えられません.
もうちょっと具体的に,例えば,PMMAを,どんな用途に使うのに,
どんな問題があり,だから,あなたの研究が上手く行けば,
こんなに役に立つはずなのに,ここが問題で上手く解析できそうも
ありませんってな感じの話だったら,どなたかからアドバイスもらえるかも
知れませんよ.

学生さんの研究なら公共の財産?ヒミツ保持契約でもあれば別ですが.

単なる私の興味も半分以上入ってますが...失礼

何かのレンズ?



# 2001年10月6日 # No.1986 # ハッピー #
ちまきさんが、おっしゃられるように具体性に乏しいと想像ばかり逞しくなります 　　　　　　　　　　　　　　　　→ぶるーはーつさん
実際の構造を解こうとしておられるのかな?
それとも試験片のように単純化した形状でき裂形状も理想化するのか。
3次元の理想化ということでは、半円や半楕円の表面き裂や楕円の内部き裂などが使われることが多いと思います。
き裂前縁の各位置でKやJを求めて、き裂前縁がどのように進展するかを評価すると思いますが、き裂面に対し面外方向に3D的に進展するような場合はリメッシュが厄介そうですね。
BEMやメッシュレスが使えるようでしたらトライする価値はあるかも。
メッシュレスはそもそもメッシュが要らないのでリメッシュ不要。
ということでき裂進展問題は得意な分野だそうですが見たことがあるのは2Dまで。
でも、「メッシュレスの3D化が難しいのは外形形状が複雑な場合の境界処理に時間が掛かる」と聞いたことがありますので、試験片のような単純形状なら可能性があるかも知れませんね。

#適用対象はどのような品物でしょう?
(編集担当：Happy 2002/04/21)

<樹脂の材料データ>

# 2001年6月18日 # No.1381 # あまつかぜ #
さっそくですが、少々ヒントをいただけたらと思いまして書き込みした次第です。
プラスチック製品の強度解析を行うことが多いのですが、その際の材料非線形性をどのように盛り込んで解析を行えばよいかということで悩んでます。
例えばPOMのような材料では降伏点も明確でなく、弾性範囲も明確ではありません。
このような材料にはどのように対処すればよいのでしょうか。この問いに対する回答は各社のノウハウであることはわかっておりますので、ちょっとしたヒントでもいただければ幸いです。



# 2001年6月18日 # No.1387 # atmori #
ポリプラのページで、簡単な非線型に関する計算があります。
http://www.polypla.co.jp/TSC_WWW/Calc_Tools/CalcHari/Es-E0.html



# 2001年8月27日 # No.1789 # atmori #
相変わらずWEBをフラフラしていたら、
http://www.multimania.com/benjamincuenot/prese/fibre/annex.html
↑こんな所に、(ページの一番下)　各種エンプラの物性表(密度、ヤング率、ポアソン比、線膨張係数)
があったのですが、信憑性はどうでしょうか。
ポアソン比がちゃんと書いてある表なんて中々お目にかかれないので。
　まぁ所詮、エンプラはガラス充填とか、配交とかで、えらく変わってしまうので結局は一つ一つ調べないとアレなんですけど。
(編集担当：Happy 2002/04/21)

<繊維配向>

# 2001年2月14日 # No.710 # モLD #
いろいろな、市販ソルバーでGeometryの設定は
どれぐらいまでできるのでしょうか?
私メが使っているものは、64までです。

樹脂材繊維配向の解析検討してます。
もし、検討されている方でご存知でしたら教えて下さい。



# 2001年2月14日 # No.714 # ke #
Moldflowで繊維配向解析ができるはずです。
MF/FLOWという流動解析プログラムのオプション
(別ライセンス)で、MF/FIBERというのがあった
はずです。繊維配向の絵なんかも出てきます。
( カタログに出てました)あと、繊維配向の結果を
型開き後の反り状態予測解析にも、トスできる
はずです。

でも、ちょっと前の話なので、今はプログラムの
名前が違うかもしれません。



# 2001年2月15日 # No.716 # モLD #
>Moldflowで繊維配向解析ができるはずです。 by　keさん
今、MPIって名称になってますね。
最近、別の国内ベンダーさんにプレゼンの際、教えてもらいました。(笑)
私も、上記ソルバーで解を求めてます。

構造のソルバー間連成にて、pshellと材料物性と材料方向の整理
を行っているのですが、今になってPshell(geom)数の限界が
思った以上にすくなく、はてと困ってしまったのです。
そこで、Nastranなどの限界数はいくらぐらいかなと
感じてしまいました。

もし、各種定義限界数(Isotroだけ)ご存知の方いましたら、
教えて下さい。

Nastran、Ansysなどなど比較的安価な汎用ソルバー
で結構です。



# 2001年2月16日 # No.721 # cokun #
はじめまして。

>を行っているのですが、今になってPshell(geom)数の限界が
>思った以上にすくなく、はてと困ってしまったのです。
>そこで、Nastranなどの限界数はいくらぐらいかなと

Nastranは8桁のIDを付けることが出来るので、その数が限界数
ではないかと思います。
#試したことはありませんが...(^_^;


>Nastran、Ansysなどなど比較的安価な汎用ソルバー
>で結構です。

Ansysは知りませんが、Nastranって安価なんですか?



# 2001年2月16日 # No.722 # shimizuf #
>>今になってPshell(geom)数の限界が
>>思った以上にすくなく、はてと困ってしまったのです。
>>そこで、Nastranなどの限界数はいくらぐらいかなと
>
>Nastranは8桁のIDを付けることが出来るので、その数が限界数
>ではないかと思います。
>#試したことはありませんが...(^_^;
>
私は、10万要素のシェルモデルで、PSHELLを全て異なるIDで
稼働させたことがあります。(数年前です。バージョンは記憶が
なく恐縮ですが。。。)
8桁のIDですと、上限は「一億マイナス一」ですが。。。こんなモデルを
実務で解くニーズは、現状では無いと思います。

なお、Nastranでは、データ入力に16桁を使用する形式も許されていますが。。
これは、物性値、座標値(いわゆる浮動小数値)の精度を確保するための
仕様で、IDの値そのもの(整数値)が9桁を越えるようなモデルは、許容されてはいないと存じます。32ビットの整数型の正の値の上限、2の31乗-1を、越えるIDをサポートするソフトは、存在しない用にも推察します。

それから、N4Wを使用されている場合ですと、FEMAPの最近のバージョンの
仕様変更により、ID値の上限が、デフォルトでは百万になっています。
百万より大きなIDを使用する場合は、設定変更が必須ですので、
注意が必要です。
(たとえ、1節点のモデルでも、IDが百万を越えることが、デフォルトでは許されていません。)



# 2001年2月16日 # No.723 # モLD #
Re:722,721
>>>PshellNastranなどの限界数はいくらぐらいかなと
>>Nastranは8桁のIDを付けることが出来るので、その数が限界数 ではないかと思います。
>>#試したことはありませんが...(^_^;
>私は、10万要素のシェルモデルで、PSHELLを全て異なるIDで
>稼働させたことがあります。
To cokunさん　To:Shimizufさん
タイトルごちゃごちゃになってすみません。

解析する形状が、板厚徐変などいろいろと解析を連成しているうちに
増えてしまって現状です。
そんな中での、貴重な情報ありがとうございます。
実は、N4W　getを密かにねらってます。

100万要素といえば、AdventurePのduffyさん
やはり時代は、並列処理なのでしょうか?

>>Nastran、Ansysなどなど比較的安価な汎用ソルバーで結構です。
>Ansysは知りませんが、Nastranって安価なんですか?
officeソフトに比べたらべらぼうに高いですが
解析ITEMにもよりますが、N4Wで十分に解析可能な節点数と解析項目
を考えてますので、他の非線形ソフト(H社のA***)に比べたらの
レベルです。表現少し変えた方がよかったと反省してます。
すみません。



# 2001年2月19日 # No.741 # shimizuf #
>>それから、N4Wを使用されている場合ですと、FEMAPの最近のバージョンの
>>仕様変更により、ID値の上限が、デフォルトでは百万になっています。
>>百万より大きなIDを使用する場合は、設定変更が必須ですので、
>>注意が必要です。(たとえ、1節点のモデルでも、IDが百万を越えること
>>が、デフォルトでは許されていません。)
>by_shimizufさん
>
>節点番号も100万が上限ですか?
>数万節点のモデルでもブロック毎に節点番号を分けて付けたい場合には
>100万番台、200万番台と使えると分かり易いのですが....
上記の件ですが、私の勘違いでした。100万を越える節点ID番号
は、最近のバージョンでも、デフォルトのままで許容されていました。
設定が増えたのは、IDの管理個数でした。
デフォルトでは、100万個までになっています。
(節点数なら100万節点)
これを、越える場合は、設定を事前に変更しておく必要があるという仕様変更でした。　
申し訳ありません。
(編集担当：Happy 2002/04/21)

<発泡ウレタン>

# 2001年1月12日 # No.579 # 4od #
こんにちは、4odです。

どなたか発泡ウレタンの物性値をご存知の方はいませんか?
知っている人がいたら教えてください。

また、発泡ウレタンを心材としたサンドイッチ材の
解析方法について御存知の方教えて下さい。

宜しくお願いします。
(編集担当：Happy 2002/04/21)

<樹脂部品の構造解析>

# 2001年1月12日 # No.574 # Lupin #
現在、樹脂製自動車内装部品の強度解析を検討しております。(材質はポリプロピレン、ポリアセタール等を検討中)

質問させていただきたい事項は、NASTRAN等のCAE解析ソフトにて樹脂のような材料非線形の強度解析(応力、変位)および大変形解析を行うには、どのような物性値の入力の必要があるかです。
またこれら必要物性値は通常、樹脂メーカーからの入手が可能でしょうか。

樹脂メーカーからのデータ入手が難しいとなると、自社で試験を行い必要物性値を測定することになりますが、物性値の種類によっては、測定機器を保有してないことも考えられます。
そうすると、解析を行うための物性値確保のため、測定機器導入等の更なる設備投資をしなければならず、CAEソフト導入の道のりは険しくなります。

ご存知のように樹脂は金属とは異なり、応力とひずみとの関係の間に線形部分がほとんど見られず、線形弾性解析のようにヤング率とポアソン比を入力すれば強度解析が行えるというものではありません。
できましたら線形弾性解析と非線形解析、大変形解析の違い(例えば線形弾性解析の背景にあるのは材料力学、非線形、大変形は???等)を教えていただけましたら幸いです。


# 2001年1月12日 # No.577 # atmori #
例えばポリプラなんていうのは太っ腹(笑)で、
むろん完全ではないけれど、
「設計支援サービス」とか言いながら、
簡単なデータベースを公開してますね。
http://www.polypla.co.jp/TSC_WWW/Calc_Tools/CalcHari/Es-E0.html


# 2001年1月12日 # No.578 # shimizuf #
樹脂材料の構造解析に関してですが、私は10年以上前から、
構造解析で必要となる物性値が、樹脂メーカーから提供
されないため、精度の高い解析が実施できず、困ったことだ
と機会があるごとに、発言してきたつもりです。

樹脂メーカーが持っている材料定数は、構造解析で通常
使用するような強度の概念に対応するものはあるようなの
ですが、直接、ヤング率・ポアソン比(ここまでは線形静解析)、
さらには、降伏応力、降伏後の応力・ひずみ関係(材料非線形解析に
必須)などを公開している例は、ごく少ないと存じます。

なお、大変形解析のみを実施する場合(幾何学的非線形)は、
弾性定数のみでOKです。大変形、材料非線形解析の違いなど
は、いい教科書が出版されていますから(久田先生・野口先生の本)
そちらを参照されるとよろしいでしょう。

私の存じ上げている範囲では、ある樹脂メーカーがこの辺り
の事情を承知した上で、他のメーカーの樹脂材料まで含めた
強度に関する物性データの計測を業務としておられます。
衝突解析などでは、応力・ひずみ関係のひずみ速度依存性
(変形速度が大きいとヤング率も大きくなる等)も含めた
データが必須ですので、こういった状況にも対応されて
おられます。機会学会誌に時々、広告を掲載されている
会社さんです。

まあ、樹脂の場合は、温度にも極端に依存しますし、同一
の名称の材料でも、メーカーによってもかなり違っていたり
同一メーカーでもグレードが異なると、強度特性も
異なるなど、一筋縄では行かないのも、事実ですが。

また、物性値が無いからといって、解析を諦めてしまうのも
問題では?　少なくとも弾性定数に関しては、皆が認知しうる
ような値が存在するのでは?



# 2001年1月12日 # No.580 # モLD #
To:Lupinさん
>応力とひずみとの関係の間に線形部分がほとんど見られず、
>線形弾性解析のようにヤング率とポアソン比を入力すれば強度解析が行えるというものではありません。
温度がからむと厄介ですが、そうでもないように思います。
強度解析は、ほとんどyieldstain-stressを交点に2直線で
行ってます。
第1キーポイントは降伏値をどう克服するかだと思います。
shimizufさまの非常に参考になるアドバイスもありますし
一般値から現物品実験との照合で工夫していくのは非常に
有効なてっとりばやい方法だと思います。

また、物性値はISOへの統一とかで材料メーカーさんも
ダンベル試料を作るのも大変らしいです。
標準金型っていうのを買わないといけないらしいんです。
材料やさんが、計測器屋さんのために稼いでいると嘆いてました。
また物性でしたら、購入しないで有償で行ってくれます。
ISIDさんなんかもそうですし、材料屋さんも
やってくれるところはやってくれると思います。



# 2001年1月12日 # No.584 # imada #
Lupin さん

非線形解析はものすごく荒っぽく言えば、「線形解析をこま切れに
つなぎ合わせて、非線形状態を表現したもの」と言えるかもしれ
ません。計算時間もさることながら、材料物性や荷重の与え方
等、いろいろなインプット項目があるため、それらしい結果が出る
まで手間がかかり、ようやく出たところで、「入力と結果の因果
関係がよくわからない」といった悲しい経験もしました。
結局ものすごくシンプル(材料物性も含めて)な解析からはじめて
少しづつ追い込んでいかないと、なにをやっているのかわからない
ということを学びました。
これは、逆にいうと、かなり荒っぽく簡略化した解析でも有効な
結果は得られるし、次につなげることができるということでは
ないでしょうか。
モLD さんがコメントされたようなバイリニアでずいぶん
非線形解析をやりました(これだとヤング率、降伏応力、引張り
強さ、伸び、がわかれば大体できる)が結構役立つ程度の非線形
解析結果が得られました(実験結果ともよく合いました)。

まあ、どの程度の結果を得ようとしているのかにもよりますが
設計の指針が得られる程度の役に立つ解析は十分にできるとは
思いますよ。

imada.



# 2001年1月13日 # No.588 # モLD #
To:Lupinさん
>これだとヤング率、降伏応力、引張り
>強さ、伸び、がわかれば大体できる)が結構役立つ程度の非線形
>解析結果が得られました(実験結果ともよく合いました)。
by　imadaさん　フォローどうもです。
ちょっと補足します。
私が行っているバイリニアは、手前どもの設計屋さん
があまりにもへぼで収束しない解析を行いたくないためなんです。
Nastranということですので、非線形を流すのにも
ちょっと工夫が必要と感じてます。
私は、JOBの経験が少なく安直に答えられませんので、
一般事項ですが
線形大変形解析でのキーワード　ラグランジェをクリアする
必要ありかと思います。
境界条件のドリフトなんかもあり、設定項目があるはずです。



# 2001年1月29日 # No.631 # しう #
CAEに関する資料集めに飛び回っていました。
遅くなり申し訳ありません。

例えば、歯車の構造解析(含む静音、振動)ついてですが
ぽ社さんに電話したところ快いご回答が頂かれ
近々日本一の山がある県へ打ち合わせに行って参ります。
また、得意先さんのも協力を得てそれなりの資料を用意してくれるとのこと。

あとは、他の部品の例えば反り解析や熱解析などの
流動解析をどうするか悩んでいます。

今のところ、CAEメーカ3社のお話しを聞きました。

上司はこの件について<太っ腹>なので
このチャンスを逃さないように即刻決めたいと思います。

私の考えでは「樹脂は生き物」とふる～いことは言ってられず
CAEの力を借りるしかないと思ってます。

φ5×t0.8でも流動解析できるのでしょうか?
(不安は払拭できません。)



# 2001年1月29日 # No.634 # モLD #
>今のところ、CAEメーカ3社のお話しを聞きました。
>上司はこの件について<太っ腹>なので
>このチャンスを逃さないように即刻決めたいと思います。

羨ましいかぎりです。
以下決してまわし物ではありませんので
電*社の一連の製品群はトータルバランスばっちりです。
構造、振動、音響、機構解析、樹脂流動解析、
(もうほとんどフルセット)
構造解析は非線形を考えるとソルバーの調査は、必要ですが
樹脂流動解析は、国内でも開発されつつあり
いいものあるようです。

>私の考えでは「樹脂は生き物」とふる～いことは
決して古くないです。
私は生き物と、未だに勘違いしてます。
最近、私メは、簡単な形状は、CAEなどやりません。
KKD(経験・勘・度胸)も必要です。
しかし、羨ましい限りです。

しつこいようですが、回し者ではありません。
しかし、CAEって金がかかります。
蛇足、来期の保守料金は考えておきましょう。
(編集担当：Happy 2002/04/21)

<溶着した樹脂部品の応力解析>

# 2000年1月25日 # No.436 # モLD #
ある樹脂材を溶着させた部分の引張りと曲げが発生する場合の
定常の強度・剛性に関する応力を計算解析したいのですが
材料の定義方法(モデル化、物性値)に関し
御存知の方いましたら、御教授お願いします。


# 2000年1月25日 # No.437 # よし☆彡 #
線形で解析するなら以下の方法はどうですか?
1.まずモデルを作って荷重をかける。
2.それぞれの樹脂に合った応力図をかかせ要素の圧縮、引っ張りを求める。(仮決め)
3.次に引っ張りと圧縮の弾性比率から主軸境界をずらす。
(弾性なら2次モーメントに相当する比)
4.その境界をパーテーションとしてそれぞれ樹脂の引っ張り、圧縮弾性率を入れ　計算しなおす.
しかし、手軽にみなさんがやっているのは曲げ弾性率を直接入れてやってるようです。
この場合、純曲げで引っ張りと曲げ応力が等しく出るので応力判定は????と思いますが、変位量を着目する場合は全体として合いやすいという事だと思います.
これで実験結果と合わない場合は非線形の変形だと言う事になり、
長くなるので書きませんが物性の入手が相当大変です。


# 2000年1月26日 # No.438 # モLD #
>引っ張りと圧縮の弾性比率から主軸境界をずらす。
>その境界をパーテーションとしてそれぞれ樹脂の引っ張り、圧縮弾性率を
>入れ計算しなおす.

御指摘の通り、線形でのみ考えております。
主軸境界の変更と、圧縮弾性率は気がつきませんでした。
早速ですが、試してみます。

補足ですが、溶着部を曲げ強度で破壊したい設計の解析です。
主応力方向などで確認するも、なかなかうまくいきません。

上記工夫は、よし☆彡さまのところでは
日常的に実施していられるのでしょうか?

>非線形の変形だと言う事になり、.....物性の入手が相当大変です。
おっしゃる通りで、計測はことかかさず行っているのですが
溶着加工方法の影響があるため最終的には、非線形ということに
なりそうです。

簡略質問に対し、丁寧な回答ありがとうございました。


# 2000年1月26日 # No.439 # よし☆彡#
樹脂の破壊強度は樹脂材によって、ミゼス、トレスカ、モールクーロン、
FB含有率がが高ければ主応力法とかを使いますが、
私の場合はめんどくさがりなので、土で使うドラッガープラガという、
降伏曲面のモデル(上の中間の状態が色々定義できる)を使い、
引っ張りと圧縮の弾性率を直接使い計算したりします。
(もちろん非線形で無いと定義できませんが、、、、)

破壊強度は、母材破壊なら計算結果を応力度(SN)、歪度(εN)で
行ったり、初期亀裂を仮定するJ積分(これは疲労か!)、
単純に接点間の関係を時間、変位、荷重などで規則づける
亀裂進展解析などが行われているようです。


# 2000年1月26日 # No.440 # モLD #
レスありがとうございます。
私にとって、大変有益な情報です。

>ドラッガープラガという、降伏曲面のモデル....
不勉強でスイマセンが、ドラッカーは全く知りません
昨年だったか、過去に本掲示板で議論があった
プルガー改めプラガー　チルガー改めツイグラーだったかの
ミゼス応力関数に対する移動硬化理論相応のことでしょうか?

>破壊強度は、母材破壊なら計算結果を応力度(SN)、歪度(εN)で
>行ったり、初期亀裂を仮定するJ積分
あまり動的解析にはタッチしたくはないのですが、
弾塑性や大変形に関して、解析のエキスパートの皆様が
変形歪速度に依存する時間積分解析との妥当性をどのように
見出しているかが、解析をはじめてからの興味の対象です。


# 2000年1月27日 # No.431 # ハッピー #
>樹脂の破壊強度は樹脂材によって、ミゼス、トレスカ、モールクーロン、
>FB含有率がが高ければ主応力法とかを使いますが、
>私の場合はめんどくさがりなので、土で使うドラッガープラガという、
>降伏曲面のモデル(上の中間の状態が色々定義できる)を使い、
byよし☆彡さん

樹脂に関しては相当うといのでお教え下さい。
樹脂にはFRPとそうでない、単なる樹脂があると思うのですが,ここで議論されているのはどちらでしょうか?或いは、単なる樹脂なんぞはなく、すべからく樹脂はFiberがあるのでしょうか?
また、引っ張り弾性率と曲げ弾性率、圧縮弾性率と引っ張り弾性率が異なるとの事ですが、これもこの
Fiberの存在が原因なのでしょうか?

>溶着部を曲げ強度で破壊したい設計の解析です。
byモLDさん
これば棒材同士を溶着で接合して、3点曲げ(両端支持で中央の接合部に集中荷重)で
破断するようなイメージですか?
溶着部というのは母材に比べ強度が低下しているのでしょうか?
延性が低下して脆くなるのでしょうか?

スミマセン、質問ばかりで。

#ドラッガープラガーって摩擦角がどうのこうのっていう材料モデルでしたっけ?
土の粒子の摩擦ならイメージできるんですが、何と裏技で樹脂にも適用できるんですね! 結果的に、所望の応力歪み関係が得られれば良いわけですね.
(除荷を伴う場合もOKですか?)

>初期亀裂を仮定するJ積分(これは疲労か!)
J積分は破壊靭性にも適用されますヨ


# 2000年1月27日 # No.442 # モLD #
話が変化してスイマセンでした。

樹脂材について、FB(ファイバー)入りを現在行ってます。
ファイバー含有率5%を越したぐらいからほとんど線形物性です。
モデルはどうしを溶接したタンク半球イメージで、負荷は圧力
ただ樹脂材の溶着は、溶け合うことはなく投錨的接着で
延性がなくなると考えて良いと思います。
ファイバーがなくとも同じ傾向はあります。

簡単ですが、こんなところです。


# 2000年1月27日 # No.443 # ハッピー #
>デルはどうしを溶接したタンク半球イメージで、負荷は圧力
>ただ樹脂材の溶着は、溶け合うことはなく投錨的接着で
byモLDさん

天文台の半球ドームが、内圧で合わせ目で破断してパカッと開くようなもんですか?
曲げとフープのどっちが大きいかで、捉えかたが変わるような気がしないでもない。
スミマセン「投錨的接着」ってどういうものなんでしょう?蚯蚓(みみず)腫れの様になっているんですか? 「溶け合うことなく」ということはジッパーのように引っ掛かりあっているという事でしょうか?(何せド素人なもので)


# 2000年1月27日 # No.444 # よし☆彡 #
FRPは樹脂の強度を上げるため、繊維を絡ませているわけですが、
繊維が入っていても、マクロ的に物性を決定して解析することが多いようです。
実際はX線で写すとだいぶ違ってますが、、、、(笑)
ですから、具体的には繊維が入れば入るほどポアソン比と弾性率が低下して、
抗張力が上昇すると言う事です。

>ミゼス応力関数に対する移動硬化理論相応のことでしょうか?
移動硬化というのは、降伏したあとの話ですがドラッガープラガ
、モールクーロンというのは、どういった条件で降伏するかと言った
ミゼス(ミーゼス)の応力関数に相当するものです。

>破壊強度は、母材破壊なら計算結果を応力度(SN)、歪度(εN)で
>行ったり、、、、、、、、、、
説明が足りませんでしたが、線形解析を行った結果をどう評価するかと
言うことで、実は求める結果は破壊時点なので思いっきり非弾性なので
その結果をどう見てやるかと言う方法です。
色々な見方があり、どれもそもそも線形で判断するのが正しくないのですが各社のノウハウということで基準として設定されていたりします。
たとえば、コフィンマンソンの式で塑性延性係数、塑性延性指数などを求めることにより線形解析の結果と比べ、例えば求まった回数が0.25サイクルなら、両振りの一周目なので、1回ももたないねとかって話です。
　あまり、書くといろいろ批判がありそうですからここらで止めときます。
式とかは、疲労専用の解析ソフトなどで使われていたり、低サイクル疲労の本などに色々な方法が提案されていたりします。興味があれば見てください。


# 2000年1月28日 # No.445 # モLD #
To:ハッピーさん
>天文台の半球ドームが、内圧で合わせ目で破断してパカッと開くようなもんですか?
>「投錨的接着」って....ジッパーのように引っ掛かりあっている...でしょうか?
説明が難しいですが、上記イメージの如きです。
私メにしては、接合面局部の材料物性をどう定義して、所望の応力は
どういう形状にすればいいのかといったところが課題です。
母材はどうあれ、現実に、計算値の信頼性が桁外れに乏しいんです(^^;;。

To:よし☆彡さん
>ドラッガープラガ、モールクーロン
モールクーロンは、よく見かけるキーワードで手がかりに検討します。

>>破壊強度は、母材破壊なら計算結果を応力度(SN)、歪度(εN)で
>線形解析を行った結果をどう評価するかと...
>コフィンマンソンの式で塑性延性係数、塑性延性指数
話をはずしてしまって申し訳ないです。
私メは、もちろん実施したこともありませんので、
これを機に精進したいと思います。


# 2000年1月30日 # No.446 # ハッピー #
>ですから、具体的には繊維が入れば入るほどポアソン比と弾性率が低下して、
>抗張力が上昇すると言う事です。
byよし☆彡さん
なるほど、そういうものですか.有り難うございます。

>式とかは、疲労専用の解析ソフトなどで使われていたり、低サイクル疲労の本などに
Plasticも疲労するんですね。どんな損傷則なのか一度勉強しなくては。

>私メにしては、接合面局部の材料物性をどう定義して、所望の応力は
byモLDさん
機械製品もどんどん樹脂化が進んでますが、強度評価技術は追いついているんでしょうか?
経年劣化なんてのもあるでしょうし。以前、樹脂流動解析が話題になりましたが、樹脂って言うのは固体の状態でも扱うのは厄介そう。
さらに溶着部の破断といった局所的な話はFEMでは難しいような気もします。


# 2000年2月1 # No.447 # モLD #
>樹脂化が進んでますが、強度評価技術は...
樹脂は、どんな形状でも加工方法とともに化けるため性質の理解と
評価技術とはいたちごっこといった状況ではないかと思います。
どんな材料でも性質の理解は重要とは考えてますが...

>溶着部の破断といった局所的な話はFEMでは難しいような気も..。
そうかもしれません、逆に境界の緻密さと工夫といったら、
FEMしかないような気も...
しかしバカちょん的に出来ないモデル化は、辛さでもあったり、
醍醐味でもあったり。


# 2000年2月25日 # No.436 # モLD #
>征服欲を満足させるにはうってつけ?
っていいますか、これしか知らないっていったほうが正しいです。

>(ハッピーさん)樹脂といえば高分子、ということでMD(分子動力学)の出番はないのですかね?
情報ありがとうございます。勉強もしておりませんが、
接着の科学ひとつとっても、これほど複雑な世界もありませんし、
マクロ、ミクロの捕らえ方による横着度なんでしょう、
やっぱりFEMが現時点、私には、あっています。

ところで、材料ぼんを中心に、モア・クーロン　ドラッカーらの降伏曲面科学に
ちょっと踏み込みました。
提案者の名前が、複数にわたっての仮説は文献を探し妥当性を
見つけるまでが大変。結構苦労しました。
ちょっと、所論から、すじちがいになってしましましたが
お蔭様で、非線形のε-σ弾塑性曲線仮説と仕事の原理がちょっとつかめたような
気がします。これからも、サイクル含めて結構愛用できそうです。
しかし、徐荷による残留応力は未だに理解できない気がします。
奥行きが深すぎるな-。
(編集担当：Happy 2002/04/21)

<プラスチックケースの落下解析>

# 1997年11月12日 # 旧No.192 # まっこうんにゃん #
プラスチックケースの落下解析を始めようと思っている者です。
(CAEについては素人です。)
求める到達点としては、ケースの金型図面を金型屋さんに渡す前に
この辺が壊れそうだから、強化しましょうと言うアバウトな感じがわかればいいです。
(最終的には、現物での試験により、対応が必要であると考えています)
このような場合、比較的簡単な静解析で置き換えて行った方がよいのか?
やはり衝突現象として動解析で解いた方が良いのでしょうか
よろしくご教示ください。


# 1997年11月16日 # 旧No.193 # Gan #
こんにちわ!　一週間ぶりに閲覧?させてもらいました。
落下と言っても色々ケースが考えられますよね。
①　直に床にぶつかる部分が壊れる場合→これは静解析では厳しいかな・・でも、傾向はつかめるかも
②　関係ない部分が壊れる場合　→　衝撃Gの伝波によりいく場合があり実際静解析で予測した場所ではない場合も多々あります。また、プラスチックの種類によっては、静応力には強いが、衝撃に対しては、弱いものもありますので・・。
結局、静解析では重力加速度を擬似的に上げて(100Gとか)応力集中部は、判断出来ますがこれですべてOKとはならないと思います。
ただ、偉そうな事かきましたが、じゃあ衝撃解析でうまく相関取れるの?って言われるとまだ、うまくいっていません。
やはり他にもパラメーターがあるような気がしていますが、この辺うまくいっている方がいましたら教えてた下さい。


# 1997年11月21日 # 旧No.196 # yama #
落下時の衝撃による破損の評価となると、衝撃解析を行った方がいいでしょう。
衝撃解析ソフトを使えば、それなりの機能はそろっており、解析は可能と考えます。
しかし、樹脂材料は、規則的に配置された原子から成り立っている金属材料に比べ、数十万個からなる高分子が複雑に絡み合っているため、非常に非線形性の高い力学的挙動を示すといわれております.このため、力学的特性など、材料物性の正確な把握がカギとなるでしょう考慮すべきと考えられる項目について、思いつく範囲であげてみました。
「成形条件による依存性」
　射出成形では材料により同一製品であっても各部位によって力学特性が異なる場合があります.
「歪み速度依存性」
一般的に、1/sec以上の歪み速度では、歪み速度の影響を考慮する必要があるとい　われております.樹脂材料ではさらに影響が大きいと思われます.
「破損の正確な表現」
　破損発生の正確な確定のための判断基準の明確化と解析上の表現方法
　(金属材料ではある程度予測可能になってきていると聞きますが,樹脂材料では材料毎に違った挙動を示すと思われますので)
その他、温度特性等についても確認したほうがいいでしょう.以上,材料に起因することを書きましたが,このほかにも,
「検証方法」
　実験との整合性確認が必要です.
　高速度ビデオカメラ等による現象の確認も考えられますが、破損(亀裂)の発生する瞬間を確定するのはなかなか困難???
「勘合部のモデル化方法」
　スナップフィットなど他部品と組合わさって構成されている場合のモデル化の工夫
「接触の考慮」
　安定した接触となるような、接触のモデル化などが考えられます.これ以外にも考慮すべき点はたくさんあると思いますが,とりあえず参考にしてみて下さい.


# 1997年11月29日 # 旧No.204 # まっこうんにゃん #
皆さん　アドバイスありがとうございます　
樹脂の落下解析について情報がありました。
LS-DYNAのセミナーに出た友人の話ですと、樹脂は変形が大きく衝突力が変形度合い(クッション効果)により変わり、静荷重ソフトでは難しいようです。
純粋な静荷重も問題の便座のふたのような物も、変形が大きく通常の静荷重
では難しく、LS-DYNAで解くと話があったようです。
でも大変形に対応したStressCheckのようなソフトなら静荷重はいけるのか?
落下は動解析が必要なようです。
(編集担当：Happy 2002/03/30)

<熱成形解析>

# 1997年11月11日 # 旧No.191 # ymina #
みなさん、はじめまして。時々掲示板を拝見しています。
ところで質問なのですが、シート成形などの熱成形を解析できるソフト(PC版)は
ないでしょうか。知っている方があれば教えていただきたいのです。
1つはプラメディア社のソフトにあったのですが、ブロー成形解析とセットになっています。
単独で売っているものがあればと思っています。よろしくお願いします。
(編集担当：Happy 2002/03/30)

<プラスチック解析>

#2000年11月1日#子羊です#
皆さんこんばんわ!いつも大変参考にさせて頂いています。プラスチックの応力解析についての掲示を見させて頂きました。私も以前からの疑問があり、ご指摘を頂ければと思います。まだ勉強不足ですので変な事を書いていたらご指摘ください。 私の疑問は線形解析ソフトでプラスチックの構造解析をする時の方法(弾性率非線型性を補う方法)です。対象モデルは大変形ではなく、対象値(応力、歪み等）のおおよその値や相対比較が目的です。質問は、
①POMはある歪み時の弾性率が、初期弾性率85%以内であれば線形解析として扱えると記憶してますが、他材料も同じでしょうか?
②周囲に「モデルに力を加えた場合その応力は正しい。」と言う意見がありますが正しいのでしょうか?私は有限要素法の手順としてどの様なモデルも(境界条件に力を入れても、変位を入れても）最終的には変位(歪み)が算出されEを考慮して応力とする為、どのモデルの1回目結果で「歪みのみ」が正しいと思うのですが・・・。 以上から手順としては、
1)ますカタログのE(初期弾性率）を入力し解析実行し、歪みを算出する。
2)S-S線図での上記歪み値の時の応力と原点を結んだ直線の傾き(2次弾性率）を求める。
3)2次弾性率が初期弾性率の85%以内であればその結果をそのまま使う。(もし材料が上記①が適用できるとして。また、誤差が大きくてもいい場合）
4)より精度を上げる為には、上記2次弾性率を代入し再度解析を行い、その結果を最終値とする。 もちろん実験を重ねて整合性を取る必要があるかと思いますが、考え方として間違っているかご指摘頂ければ幸いです。
(編集担当：よはん 2001/12/24)

<樹脂材線形解析:スナップフィットの解析>

# 1997年10月22日 # 旧No.178 # たすけてCAE #
初めまして。当方CAEの駆け出しオペです(と言っても専任ではありません)。
主に、樹脂の非線形構造解析を行わなければなりません。
で、やり始めてのですが、星の数ほどある(大げさですが)エレメントタイプの
中から、どれを選択すればいいのやら・・・。
どなたか、このようなシロートに愛の手(合いの手でも結構です)を!
解析の主な具体的目的はスナップフィット(パチンとはめるアレです)の設計です。


# 1997年10月28日 # 旧No.181 # Gan #
こんにちわ。Ganです。引越ししたためインターネットがしばらく使えなくなってしまいました。
で、178のお話ですが、スナップフィットの設計に果たして非線形解析が必要でしょうか?
私もよく設計していますが、スナップフィットはI-DEASで線形解析やってます。もともと、線形範囲で設計しなくてはいけないものなので、多少の応力効果はS-S線図で補正してってやってます。
結構実機とも相関性もとれてますよ


# 1997年10月29日 # 旧No.182 # yama #
私は、会社でCAE(解析)業務に携わっております。
仲間に入れていただきたく、よろしくお願いいたします.
さて、スナップフィットの解析ですが、評価対象によってモデリングが違ってくると思います。
勘合時直前の最大変形時の応力を評価するのであれば、爪部単品をモデル化し、強制変
位(乗り上げている状態を想定した)を与えることが考えられます。
強制変位をかけている部位の反力も、もちろん算出できます。
(相手側の凹部の部品は堅くて、ほとんど変形しないものと勝手に想像しています)
非線形性については、最大変形時の応力は、降伏点ギリギリか若干上回る程度と考えられ
ますので、材料非線形についてはそれほど気にしなくてもよいと思います。
むしろ形状非線形の考慮が必要と思います。

ほとんどは、このような簡単な解析で十分と思いますが、もし、爪部形状を変えることで、挿入力をコントロールしたいとなると、挿入過程の荷重(F)-変位(S)特性(挿入力)を算出することが必要になります。この場合、例として、下記の方法が考えられます.

相手側の凹部もモデル化し、接触を考慮して移動方向(挿入方向)に強制変位等を与え、
押し込むことで、各変位毎の反力を算出することです。
これは、非線形解析に強いソルバーであれば問題ないと思います。　線形解析が主のソル
バーでは,収束のコントロールに気を使うことになります。
また、別法として、衝撃ソフトの使用が考えられます。これは、モデルの大きさによっては計算時間がかかることもあり、あまりお勧めできませんが、実現象に近い解析ができると思います。
爪側に挿入する際の速度を与え、実際と同様に勘合する状態をシミュレートするものです。
もし挿入速度が遅くて(現象が長くなる)計算に時間がかかるようでしたら(quasi-static)、
マススケーリング等を用いることで計算時間を短縮できると思います.
以上、想像のモデルで考えたので、はずれている部分もあるかと思いますが、ご参考になれば幸いです。


# 1997年10月30日 # 旧No.183 # よし☆彡 #

樹脂材を線形で解析する時に、ヤング率はどうやって決めているのでしょうか?


# 1997年10月31日 # 旧No.184 # Gan #
ヤング率は、メーカーさんのデーターを基に決定しています。
カタログ値には、引張り弾性率と曲げ弾性率が記載されています。
(・・ものが多い)
例えばスナップフィットは、曲げが主なので曲げ弾性率の方をまず
使用します。これで単純形状を解析しそれと実験値の相関をとります。
(もちろん、その材料が他に使っているなどあればですが・・。)
これに誤差がある場合実験値を優先させてヤング率を修正します。
でも、結構線形部分では、カタログ値でもうまくいきますよ。
POM、PBT、PPS位はやりましたが、まだまだデータ的には
少ないのが現状ですね。この辺の値を共有して、情報交換できる場が
出来ると良いですね。


# 1997年11月11日 # 旧No.190 # たすけてCAE #
Ganさん、yamaさん、アドバイスありがとうございました。
まずは、レスが遅れましたことをお詫びいたします。

おっしゃるとおり、スナップフィットは非線形ではありませんね。
当方にて扱うのは、このほかに、熱変形などの耐久形状の探索など
です(具体的には変形限界値のより高い形状を探すこと)。

弾性域ではs-s線図に割と忠実とのことですが、試験はJISなど
に載っている、試験片を使ったモノで充分いけるのでしょうか。

初心者の強みで、後先考えずやってみたいと思います。
(編集担当：よはん 2001/12/24)

<折れるポイント>

#2000年#6月16日#Gan#
あるプラスチック片持ち梁形状に、荷重をかけてその発生応力から、その物が折れる（破壊する）判断をしました。
例えば、荷重10Ｋｇｆで、その材料の最大許容曲げ応力値（カタログ値）に達した為、この梁の許容最大値は、10Ｋｇｆですと言った具合です。そして、この形状で実際の部品を作り実験した所、16Ｋｇｆで破壊する事が確認できました。この解析の精度は、一般的な数値でしょうか？
また、これに誤差が出た原因を考えてみましたが、
①カタログの最大曲げ許容応力値が違う（少し実際には余裕をみている？）
②これで判断してはいけない？（別の判断方法がある？）
くらいしか思い浮かびません。
この樹脂は、Ｓ－Ｓ線図上ほぼリニアに変化し、ガラスなど強化してありますので、確実に折れるようなデータとなっています。そのため線形解析で十分と判断し、線形解析を行ないました。どなたか似た様な経験をお持ちの方ご意見をお聞かせ下さい。


#2000年6月18日#管理人
Ganさん、こんにちは。ちょっと、確認させてください。計算値σ、カタログ値σc、実測値σe　として、
(i)σ≠σe　を指摘されていますが、
(ii)σc≠σe　とも言えますよね。
これは、カタログでの実験とGanさんの実験で条件が違うか、許容曲げ応力の定義の食い違いではないでしょうか？通常、曲げ強度というと、3点又は4点曲げ試験の弾性限界と思います。(違っていたら、どなたか訂正ください)そこで、疑問が湧いてきます。
①片持ちをどうやって実現したか？（支持方法など）
②どの応力で評価しているか？（Von-mises、主応力など）
③破壊といっているのは、折れてしまう応力ですよね。
カタログが弾性限界を指しているならつじつまがあう気がします。


#2000年6月19日#Gan
少しづつですが、ヒントらしき事は、思い浮かんできました。そこで、また、話しを蒸返すようですが、解析の精度は、皆様どれくらいを持って良しとしているのでしょうか？
私は、ある静解析で誤差が、10％程度でＯＫとした事があります。また、これくらいでないと実用性が無いと判断します。これは、実際の設計にこれ以上の余裕をとると、事実上設計できなかったり、設計しても役に立たない物になる事が多いと言う経験則に因るものです。
例えば、金属（鉄関係）の静解析の精度、プラスチックの精度、または、固有値解析の精度等参考になる事例をお持ちの方がいらっしゃいましたら、教えて下さい。

#2000年6月19日#有線
解析誤差とは何を指して言うかを明確にする必要があります。全てを語ると長くなりますので静解析の場合を例に取ります。最終的には理論値や実機試験の計測結果を基準にしてどれくらい解析結果がずれているかで評価するのが一般的だと思います。確かに単純形状をした片持ち梁などの理論値ですと手計算でも容易に求まりますのでその基準になる値が容易に得られ、手計算と同一条件で解いた解析結果を照合してどれくらいずれているかを云々すれば良いわけです。　
しかし実機試験結果との照合ではこのような単純比較では大きな誤りを犯す可能性があります。その他にも思うような解析結果が選られない原因が沢山有りますので代表的な5例についてコメントいたします。

＊＊一番目の問題点＊＊
なぜならば、まず実機試験における計測誤差があります。とくに歪計を使った応力測定などはそのゲージ貼り付けの経験や、気候などまでもが影響を与えます。又得られた歪値や応力値と解析結果との照合でもその方向等を厳密に合わせてやらなければ、正しい比較評価にはならないわけです。
（まずこれが第一歩であり、歪計で計ったそのままの値と解析で得られた主応力やミゼス応力を比較するなど論外と言えるでしょう）
さらに一般的に解析は図面の寸法で解析モデルを作成いたしますが、実際に出来ている製品は最も良くて図面に示された寸法公差内、人命に関わらない製品などの場合は、公差を大幅に外れた製品を実機試験に供することも珍しくはありません。そうすると、基準となるべき製品が既に解析モデルと違うことになり最初から大きな相違点（誤差）を抱えることになるわけです。特に応力集中部になり易い板曲げ部分の肉圧や、溶接ビード部の寸法などは図面どおりに出来ていないと思ったほうが良いでしょう。
（当然人命に関わるような製品の場合はこのあたりはしっかりと品質管理されていると信じておりますが？？？）
この他にも沢山の誤差要因が基準になるべき実機試験側にはある事実をまず認識する必要があります。

＊＊2番目の問題点＊＊　
次に解析モデルと試験モデルの整合性です。特に荷重拘束条件が僅かに相違した場合でもその結果には大きな差が出ることがあります。ですからこの部分がずれていたなら何％の誤差などとは余談ですが一部の製造業の試験基準で、実際の製品の使われ方といえなく8月号の日経メカニカルに簡単な実例を示します。
（私のホームページの会員になっていただければホームページですぐみれますが）
大きく異なるような試験基準を設けている例があります。また20年以上前に決められた試験基準をそのまま何の疑問も無く、その狙いをも理解せず使っている例を見かけます。この辺りも解析精度の話とは若干ずれますが、設計の品質確保、設計技術の面からは問題だと思います。

＊＊3番目の問題点＊＊　
次に解析モデル化上の問題点があげられます。しかし私はこの部分は設計用途でのFEM利用では、先の二つに比べてあまり大きな問題とは考えておりません。解析モデル化上の問題点も沢山有りますが、ここでは代表的な1例をあげます。一つ目は適切でない解析モデル形状の簡素化です。解析モデルを作製するに当たり闇雲にメッシュを細かくするわけには行かないわけで、小さな穴やフィレっと等を簡素化したり省く場合が有ります、この場合その製品に起こるであろう変形や応力分布を事前に予測した上での簡素化を行わないと、応力集中部や、曲がりの節などにきわめて荒いメッシュを持ってきて、本来起こるべき妥当な挙動が得られていないないケースを見かけます。
　承知でこのようなラフなモデルかをする分には全く問題ないのですが、良く解らずにこのようなモデル化をして、又その結果を真に受けて与野でいたら大問題です。
（私の場合、設計の初期段階での方針決定などでは、極めてラフなモデルで進めますが・・解って使う分には全く問題ない事ですが）
また、最近はコンピュータが早くなって来たためものすごく厳密な形状再現をしている例を見かけます。確かに精神的な安心な面からはこの方法も有ると思います。
しかし設計用途の解析です、私などは1モデルかも含め10分以内に答えが得られなければ意味が無いなどとの極論も唱えておりますおりますので、このようなアプローチはどうしても納得出来ません。
これはP法のソルバーでも同じ事が言え、設計用との解析に2日も掛けて答えを出すなど言語道断であるともいえるでしょう。製品開発の最終段階で試作試験に前だって厳密な解析をしておく目的やコストに関わる微妙な設計の詰め、極めつけは原子力に代表される試験が出来ない部分での設計品質確認の場合は、当然とことんその結果精度を追求しなければなりませんが。モデル化精度には他にも要因は有ります割愛いたします。

＊＊4番目の問題点＊＊
解析ソルバーの信頼性によるもの充分使い込まれた解析ソルバーで克つ使い込まれた要素の場合はあまり問題が無いのですが、新しいソルバーや解法、要素の場合時折バグが存在いたします。私の20年以上の経験で数十件の経験が有りますので新しいソルバーや要素、解法を使うときは必ず手計算で検証できるモデルでその信頼性を確認してから活用を始めるようにしたほうがベターです。本来はベンダーで確り確認をした上で外に出すべき話ですが。

＊＊5番目の問題＊＊
ソルバーの使い方を誤っているケース。
各所で要素の使い方等の誤りを見かけます。これはいくら道具が簡単になっても、避けては通れない問題です。やはり基本的なことは、しっかり勉強しましょう。日経メカニカルの9月号で本当に基本的な部分をレクチャーする予定です。
・・これではGanさんの質問には答えていないことになるかもしれませんが、まずはこの辺りの部分を明確にしてから何％の話が出てくると思います。私の場合その目的により、オーダーさえ合っていれば良いラフな場合から99.99％を追求する場面まで各様です。
(編集担当：よはん 2001/12/24)