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《解析事例》慣性リリーフ解析

線形静的慣性除去解析とも呼ばれる慣性リリーフ(Inertia Relief)解析です。  Femap with Simcenter Nastranの解析事例です。

Simcenter Nastranは、圧力容器の解析を行う場合、軸対称要素を用いて解析します。 本紹介は、Femap with Simcenter Nastranを使い、完全軸対称でない圧力容器(貫通穴付き)を海中に沈めた時に、 表面圧縮応力が均一になるように形状変更する手順をご紹介します。 SolidプリミティブとSimcenter Nastranの慣性リリーフ解析(Lntertia Relief)を利用します。

解析対象が完全軸対称形状であれば、軸対称要素を用いることができますが、 多くの場合、設計フェーズが進むにつれて完全軸対称形状ではなくなります。 その場合、解析の結果をより現実に近づけるために3D形状を作成する必要があります。 FemapはCADデータを取り込むだけでなく、Solidのプリミティブ形状を作成し、 簡易3Dモデルを作成する機能を持っています。
圧力容器は、場合によっては、無重力状態や水中等、支持境界が定まっていない状態になることがあります。 線形静的解析は力の釣り合いが取れていないと、通常、解析できませんが、 Femapでは簡単に、Simcenter Nastranの慣性リリーフ(Inertia Relief)を設定し解析することができます

Solid のプリミティブ作成

Femapは、CADデータを取り込むだけでなく、3Dモデルを作成する機能を持っています(一部制限あり)。 Solidのプリミティブで基本のソリッド形状を作成し、そのSolidをブーリアン演算(和・差・積等)や、 スライス(切り分け)機能を使い、3Dモデルを作成します。

解析の設定

表面に圧力を負荷します。拘束節点を設定しない代わりに、 ソルバーにInertia Reliefポイントを任意に定義してよい設定を行います。

Inertia Reliefポイントの設定 →

解析の実行と結果

Femapは容器の内側のように、外からは見えない部分についてもダイナミックカッティングプレーン機能を 使って解析結果を表示させることができます。

貫通穴周りのSolid MAX Principal Stressの値を拡大表示

3Dモデル形状の変更

貫通穴周りのSolid MAX Principal Stressの値を拡大表示

形状変更前も、貫通穴まわりの最大主応力は、圧縮状態を示していましたが、 形状変更した後、外表面の応力値のバラつき度合いが小さくなったことがわかります。

解析に利用した機能

本解析は、Femap with Nastran (Basic Bundle) 静的弾性解析の機能を使用しました。

FEMAP with Nastran【事例】線形静的慣性除去