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アルテア福岡

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  1. バージョン 2019.1 用の例題を公開しました。樹脂流動解析で繊維配向を取得し、構造解析用のメッシュにマッピングして、繊維を混入した樹脂の材料特性を予測して、構造解析をする例題です。こんな方にお勧めです。

     

    • 前述の樹脂流動解析から構造解析まで一通りやってみたい方
    • アルテア製品で樹脂流動解析をやってみたい方
    • 繊維を混入した樹脂の材料特性を予測してみたい方
    • Simlab, HyperMesh, MultiScale Designer, OptiStruct, Radioss といったツールを少し触ってみたい方

     

    Connect にて公開しています。URL は

    https://connect.altair.com/CP/download-file.html?aceig=dkxaXaRLp%2FWB9AMqotvkoTxyxyYqAQqQPOWSi4MCcrfcrK4vct8mSCAX3Win9tXGXCWi0qyrP2mW cUVZV4k87d3pwUcz9Ki1vC9vwiUABFydPOeo%2BcFEIumHta8KdNk3FARcnTznqIODAGI%3D

    https://is.gd/eXqYMq

     

    ぜひご活用ください。


  2. 検証5: 引張と圧縮で物性を変えた場合 RADIOSS プラグインは期待通りに動くか 

     

    結論: 期待通りに動きます (v2019.1 で検証)

     

    詳細:

    材料モデルは v2019.1 の single scale モデルを使います。これ、こういったちょっとした検証が本当に楽になりました。地味な機能ですけどぜひご活用ください。

     

    MultiScale Designer での設定は以下の通り。はっきりわかるように、ヤング率に 10倍の差をつけています。同じことを試したいかたは TensComp.mic を使ってください。

    image.png.adf28fb5013a000b3b196bcfb9cc8447.png linear01.png.3d27dc6d022f2be3feb9a158e6533ef7.pngnonlin01.png.855e390a43f0d211f830b9f48e442081.png

     

     

    RADIOSS ではこんなように、一つのブロックは 15% 引張り、もう一つは 15% 縮めてみました。時間は 3000 掛けます

    1801702001_RAD.png.305f7c9e232b02ffaa43a105e1579cd7.png

     

    結果は期待通りでした。線形範囲では圧縮は期待通りに 1/10 のヤング率を示しました。そして非線形でも、期待通りの応力でダメージ開始しました。

    anim01.png.155dbfb373d97a59114ce2ace23d83e2.pngimage.png.1e336074ec91619d0effefc62bb4cee8.png

     

    自分で検証したい方は、RAD.7z を使って計算実行してみてください。

     

    参考情報:

    ちなみに OptiStrcut ではできません。陰解法は線形計算においてマトリックスが絶対にして唯一の存在なので、こういうのできないんですね。

     


  3. 質問: カタログ内の材料の SS を見たい

     

    回答: 

    パラメータだけだと、SS カーブが想像できないですよね。そんなときは Single Scale モデルが便利です。気になる材料を選んで引張試験をすれば、すぐに SSカーブが見れます。

    もちろん、カタログ材料だけでなく、手入力した材料の確認にも使えるので、この Single Scale モデルを有効に活用してみてください。

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  4. 質問: A-Values とか B-Values とはなんですか?必須ですか?

     

    回答:

     

    First failure stresses and strains という、破断基準値のところで、A-values とか B-values とかあります

    結論から言うと、必須ではありません。

    製品にばらつきがあったり、使用状況下で基準値が変わったりするようなものに対して、複数の基準値を設定しておいて、好きな時に切り替えて使えるというものです。

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  5. 質問: ランダムに短繊維を混ぜたときの特性は

     

    回答:

    2019.1 から、ランダム繊維のユニットセルがサポート外になりました。その代わり、一本の短繊維の特性と、繊維配向テンソルを使って、特性を算出できます。

    このように短繊維ユニットセルを作り、

    image.thumb.png.831f56b21a70686b6ca6f0145a15784d.png

     

    このように、繊維配向を設定します。

    image.thumb.png.a14868e5f7ed33c35389b54afaa995d0.png

     

     

    このように、材料特性が算出されます。

    image.thumb.png.3e16a3af074ab78b53cb30fc1bec6d90.png

     

     

     


  6. 2019.1 で GUI など変更があるので、新規トピックとしました。

     

    ユニットセル:

     

    テクニック:

     

     

    過去の FAQ にも役に立つ情報があります。

     

    ここは公式サポートではありません。確実に回答が必要な事項については、公式サポートにお問い合わせください。


  7. 質問: 物性の同定 (Inverse Characterization) でなかなかパラメータが動かない

     

    回答:

    きまった回答があるわけではないですが、以下のような調整をしてみてください。

     

    • おおよそのオーダーも分からないような、樹脂か鉄かも分からないような材料同定はつらいです。出来るだけ物性の範囲を絞ってください。
    • 全部のパラメータを一度に同定しようとするとつらいです。一番影響が大きそうなものから順に同定してみてください。

     


  8. 質問: 動作がなんか変なときに試すこと

     

    回答:

    一般的なトラブルシューティングです。

     

    • 内部処理に HyperMesh を使っているので、HyperMesh は最新のものをテストしてみてください。複数のバージョンの HyperMesh がある場合は、ここで最新のものを指定してみてください

    image.thumb.png.8ad0eb14386ece0b3a5794c2d6ccb8f3.png

     

    • 同じモデル名で作業を繰り返していると、ごみが残ってしまい、動作がおかしくなることがあるので、フォルダごと削除して Step-1 からやり直して見てください。

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    • 作業用のフォルダにスペースが入っていると一部の機能が動作しないことが確認されています。フォルダ名にはスペースを入れないでください。

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  9. 質問:

    ComposicaD に対応していますか?

     

    回答:

    対応しています。内圧でパンパンに膨らんだ CFRP ボンベの評価ができます。

     

    シェルモデルの場合、他と同じように、板厚方向の評価ができます。

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    ソリッドモデルの場合は、特殊な機能はなくて、応力などを見るだけとなります。

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  10. 質問: 

    1/RF ってなんですか?

     

    回答:

    RF は Reserve Factor です。言葉はとくに何でも良いと思いますが、日本語だと、安全係数とか、余裕係数とかなるのでしょうか。1 を超えると安全、0~1 が危険です。1/RF は逆数なので、1 を超えると危険となります。RF のままでもよいのですが、一番安全な場所で RF=10000、一番危険な場所が 0.5 だった場合、幅が 0.5~10000 と広いため、ポスト処理でぱっと見危険なところが良く分かりません。しかし 1/RF とすると、 0.0001~2.0 と幅が縮まるため、ポスト処理で見やすくなります。

     

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  11. 図付きの全文は、ログインして PDF を取得してください

     

    OptiStruct 最適化実例集

    ERP という指標を使って騒音を低減してみよう

    アルテアエンジニアリング株式会社 福岡展行著

    課題

    構造物が発生する音(工事音、エンジン音、スピーカー音)などは、振動する構造物が周囲の空気を振動させることで発生しています。詳細に評価するには、下図のように、構造物と音響空間の両方を連成して計算しなくてはなりません。

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    いつでも、どんな部品・アセンブリに対しても、音響空間との連静解析を行うのは手間ですし、音響との連静解析をすると OptiStruct が利用できる最適化の種類も減ってしまうため、もっと簡易的に構造物の解析だけで得られる指標はないでしょうか?

    そこで考えられるのが ERP Equivalent Radiated Power の略、等価放射パワー)です。構造物の速度の面直成分が音響空間にエネルギーを与えるという考えに基づいています。次式で書かれます。次元的には単位時間あたりに音響空間に放出するエネルギーとなります。

    ここで lf: 損失係数、ρ: 密度、c: 音速、v: 速度の面直成分、∫ds: 対象の面の面積

     

    この ERP を低減するような最適化を行うことで、結果的に音を下げることができないだろうか、というのが今回のお題となります。

     

    最適化前の構造物で、構造-音響解析

    下図のような構造物の紫玉の部分を上下に力で加振します。

     

     

    周波数ごとの荷重は以下のように、周波数が増えるに応じて荷重も増えるようにしています。

     

     

    その構造物を包み込む音響メッシュ(直径 500mm の球体)を下図のように準備して、境界は無限境界(無限要素や無限境界要素などとも呼ばれます)とします。つまり音は一切反射せずに、外に出て行きます。

     

     

    マイクは構造物より 2000mm ほど離れた下図の 6 点で行い、平均値で評価します。なお、マイク位置をつなぐポリゴンは、マイクの位置を分かりやすく表示するためのもので、物理的な意味はありません。

     

     

     

    計算すると、音響メッシュ内では次のような圧力分布が得られます 

     

     

     

    6箇所のマイクで圧力の平均値を測ってみると、1983Hz 96dB という圧力を記録しました。

     

     

    また、構造物の発生する ERP 328Hz 1983Hz に同じレベルのピークが現れています(と言うより、実は、2つのピークが同レベルになるように荷重を調整しました。ピークのレベルが同じくらいの方が最適化をやりやすかったので)

     

     

    ERP を使った構造物の最適化

    2つの同レベルの ERP のピークを、じんわり下げたいと考えて、ERP の平均値(次式)を最小化するトポグラフィー最適化をしてみました。

    ここで、n: 計算した周波数の数、i: 各周波数

     

    下図の見方は、青い部分はもとのまま、赤い部分をへこませると良いということになります。

     image.png.18c39ff9a1308e5743b29aba374519ad.png

     

     

    この最適化では、ERP が全体的に非常に小さくなりました。

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    最適化後の構造物で、構造-音響解析

    果たして、ERP を最小化した構造物が発生する音は小さくなるでしょうか?

    見事に、最大圧力が 96dB から 81dB まで下がり、全体的にも低下しているという結果になりました。

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    つまり、ERP を用いた構造物のみの最適化で、最終的な音を小さくすることができました。

     

    期待

    最終的な音を小さくするのに、ERP を用いた構造物だけの最適化が有効であるなら、次のことが期待できます。

     

    l  短い期間で大量の検討を行える

    l  設計の早い段階である程度の性能が確保できるため、出戻り設計が減り、開発速度が上がる

     

    参考情報

    本資料は、ERP の最適化に関しては、ヘルプの事例 OS-E: 2005 をアレンジしています。音響との連成解析については、本資料と同じモデルではありませんが、ヘルプの事例 OS-E: 0320 に無限境界を用いた音響解析例があります。

     

     全文PDF, ERP低減で音も低減.pdf

     


  12. 質問: 

    Laminate の 2.5D Behavior で複数ラミネートを同時に Multiple theta グラフ *1 を描きたい

    *1) ラミネートをぐるぐる回したときの弾性率などをグラフにするやり方

    1399790132_.png.cd197e16dc8b9474de89f8fcc3ae9b47.png

     

    回答:

    実は一度に複数のラミネートを選択できます。

    image.thumb.png.4b78053a40b3620850c6cd4aade4d841.png

     

    複数選択した場合、グラフの横軸をラミネートとするか、角度とするかを選んで描画できます。

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  13. 質問

    データベースに登録したい

     

    回答

    Users Cases や Company Cases を使うのが便利でしょう。実は特定のフォルダにある ESAComp 保存ファイルをツリー表示しているだけです。

    image.png.133740bbbce21c3b16aae03ebb6c8753.png

     

    その特定のフォルダというのは、<ESAComp インストールディレクトリ>/esacomprc というテキストファイルで設定されています。

    1637041456_.png.f72107189ff127e149b5925f66723fbd.png

     

    作業したら、その特定のフォルダに save すれば OK です。

    333924397_.png.0d3c662ec48fc7ca35dc0ecea0c98416.png

     

     

     


  14. 今度は、HyperMesh で行った繊維配向テンソルのマッピングの結果を可視化する方法です。MultiScale Designer 全く関係なくて、HyperMesh と HyperView の作業になります。

     

    マッピング自体は下の例題を参考に行ってください。これはマッピングが終わってからの説明です。

    http://丈犖.跳.jp

     

    マッピングが終わると、このように、テンソルの書かれたテーブルが出てます。これを HyperView でテンソル演算して、主方向を描かせると良さそうです。

    image.png.606ce221f45f7398077975992806bab3.png

     

    HyperMesh の Tables (表ですね) は Matrix Browser で扱えるので、Matrix Browser を立ち上げて、作業しましょう

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    image.png.f3e87c65b462e8e80c2018f632864140.png

     

    これで HyperView で読めるデータを作れます。

    image.png.97a65fd765e9afffb8db1816ff9ffe64.png

     

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    image.png.e722ec25d9c1e79a5864aaf24a3f2196.png

     

    もう一息です。HyperView で可視化しましょう。

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    実は、テンソルではなくて、6個のばらばらなスカラーとして読み込まれてるので、テンソルとして扱わせます。

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  15. 非線形材料モデルに、こういう名前のものがあります。rate というのは現象速度のことで、independent ってのは関係ないってことなので、現象速度の効果を考えない塑性ということです。良く分からなければ、単純に塑性ということです。ヘルプに式と出典がありますが、すべての説明がされてるわけでもなく、昔に考えられた式なので出典も入手しずらく、また、同じ理由で日本語の説明も見かけないので、なかなか手ごわいです。自分で行ったテストなどをもとに、なるべく分かりやすく説明して見ます。

     

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    上から順に行くとして、σy, σ1 です。σy は初期の降伏応力で、σ1 は最終的に到達可能な最大の応力です。この2つは、まあ良いでしょう。

     

    問題は次の δ です。この δ さえわかれば、なんとなく応力-ひずみカーブを作れますので、この δ だけでも分かりましょう。

     

    とりあえず式は、

     

    H(εp) = (σ1-σy) [ 1-exp(-δ εp)]

     

    こんなです。H というのが降伏応力の増加量で εp が塑性ひずみなのですが、どういうことなのか、式を考える前に実験から考えましょう。とりあえず、まだ説明してない項目もあるのですが、次の設定で、δ だけ変えていろいろ試してみます。

     

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    δ を大きくするほど、早く σ1 に到達することが分かります。なるほど、δ は σy から σ1 への到達の早さを調整するパラメータなのですね。あらためて 式をのぞいて見て下さい。δ=0 なら H=0 なのでいつまでたっても降伏応力は増加せず、δ=とても大きい、だと、H(εp=とても小さい)=σ1-σy で、どんどん降伏応力が増加するわけです。

     

    どうでしょう、なんとなく形になってきましたね。とりあえず今回はここまでです。

     

     

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