アルテア福岡

検証4: RADIOSS で 繊維と樹脂の 2相モデルと、MultiScale Designer の均質化材料を使った 1 相モデルの比較
 
MultiScale Designer の均質化材料が多相の材料にどれくらいくらいつけるのかの検証です。
 
RADIOSS モデルはこんな感じです。

 
MultiScale Designer の設定は以下です。
 
  




 
つまり SS カーブにすると、こうなります。樹脂と繊維の順です。


 
あえて破断させません。破断させると、応力集中とかメッシュサイズの影響とかややこしくなるので、ここではやりません。詳しくは、わたしのよもやま話を読んでください。
 
RADIOSS の材料は表形式の弾塑性材料としました。横軸が塑性ひずみですので、全ひずみに変換すれば、MultiScale Designer に与えたカーブに一致します。

 
まず 0 度に引っ張ったときの力の履歴はこうなりました。降伏までは完全に一致してます。アニメを見ると分かるのですが、2相モデルは不均質さもあってか、くびれが早期に大きく発生してます。この領域では応力は一定なので、くびれて面積が小さくなった分、そのまま力が小さくなってます。こういった材料の不均質さによる幾何学的影響を MultiScale の材料を使った 1相モデルでは再現できませんが、MultiScale Designer が算出する、材料カーブの傾きに関しては完璧に算出できていることが分かります。


0d3g.mp4  
では 90度はどうでしょう。着目点は２箇所です。１のところ、初期の降伏点に差がでます。これは 90度方向には 2相モデルでは繊維はほとんど仕事をしないのに対して、均質化された 1相モデルでは、繊維の影響が薄く全体にいきわたることになるので、若干固めに出たということと考えられます。ただし、その後のカーブの傾きは一致するので、材料特性そのものについては、やはりまずまずの再現ができていると言えます。 2 のところは、0度のときと同じです。材料の不均質性により、2相モデルは早めに大きなくびれが出るため、早い段階で抵抗力を失っていきます。


90deg.mp4  
 
では、0度と 90度を同じスケールで描いて見ましょう。このスケールで見る場合、0度も 90度もなかなか良い結果だといえるのではないでしょうか？

 
つまり MultiScale Designer の均質化材料をよしとするかどうかは、使用目的次第です。
 
たとえば積層材のように 0, 90, 45, -45 などでたくさんのプライを積み上げた製品形状を対象とした解析をする場合や、射出成型でさまざまな方向に繊維が散らばっている製品形状を対象とした解析をするようなときは、MultiScale Designer の均質化材料は十二分に役立つでしょう。なぜなら今回の例では繊維補強の有無で10倍強度が違います。補強が必要な場所に、必要な方向に繊維が通っていない時点で勝敗が決まるので、この程度の誤差は問題になりません。

 
逆に、1枚のプライを 90度に引っ張ったときの正確な挙動を知りたいときなどには、均質化材料を使うべきではないといえるでしょう。
 
今回はここまでです。RADIOSS データを置いておくので、試してみてください（MultiScale Designer は自分で数値を打ち込んでください）。to_forum.7z
 
（ここの絵を消せなくなりました）
 

MotionSolveの計算中はmrfファイルのみ出力し、計算が終わったのち、mspostというプロセスが実行され、アニメーション用のh3dファイルや、プロット用のabfファイルを作成します。
計算途中で、アニメーションを見たい場合は、手動でmspostを実行すれば、h3dファイルを作成して、アニメーションを確認できます。また、h3dなどの出力を忘れた場合やファイルを消してしまった場合に、mspostのみ実行すれば、計算しなおす必要はありません。
 
ということで、mspostの使い方を紹介します。mspostの実行にはいくつかパスを通す必要がありますので、パスを通したバッチファイルを用意しました。
添付ファイルの1行目の
set INSTALL_ROOT=G:\Program Files\Altair\2019
をみなさまのHWインストールディレクトリに書き換えて保存したのち、このバッチファイルを実行してください。
開いたDOSコマンドプロンプト上にて
 
mspost aaa.xml aaa.mrf bbb.h3d
 
でaaa.xmlとaaa.mrfからbbb.h3d、bbb.abfを作成します。
また、linear計算のh3dを作成したい場合は、
 
mspost aaa.xml aaa_linz.mrf bbb.h3d
 
としてください。
 
※ファイルのダウンロードには、必ず当フォーラムへのログインが必要となります。ログインしない状態でファイルをダウンロードすると、ファイルが存在しないといった旨のメッセージが表示されますが、実際にはログインするとダウンロードが可能になります。
 
 
motionsolve.zip

/PRELOAD というカードで、ソリッド要素で作ったボルトに、簡単に予張力を入れることができるようになってます

 
作業動画

preload.mp4  
入力ファイル
preload01_0000.rad, preload01_0001.rad

2 回目は作った積層材の材料特性を調べます。

ラミネート材料特性.mp4

１回目は、プライと積層設定をするところです。

プライとラミネート.mp4

質問
 
引っ張りと圧縮で物性を変えるには
 
回答
 
注意
MultiScale Designer 3.4 で変更されてます。
 
以下、古い内容です。
 
 
Step-4 で C の値を 1.0 から変更します。たとえば C=0 にすると、圧縮は完全に線形になります。圧縮のひずみを C 倍してから、応力を評価するため、C=0 を掛けたひずみが 0 のため、いつまでたってもダメージの入る非線形領域に到達しないため、ずっと線形です。0<C<1 なら非線形領域への到達が遅れるので、引っ張りよりも固め、C=1 の初期値なら引っ張り＝圧縮、です。もし C>1 にすると、すぐにダメージ領域に到達するので、さっくり破断することになります。
 
なお、Step-2 の線形特性では、引っ張りと圧縮特性を変えることはできません。(線形じゃないので)
 




 
 
 

時刻暦のアニメーションが１００個くらいあったり、荷重ケースが１００個くらいあると、どので最大の応力やひずみとなっているのかを、一コマずつ調べるのは大変です。そこで Envelope と言う機能を使います。
 

 
動画による操作説明です。
エンベロープ.mp4