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演習資料(作成：江澤良孝)

３D-CADによる穴あき平板モデル作成と

有限要素法による３次元応力解析

－ Creo Elements Pro によるデータ作成と３次元応力解析－

ヤング率 ： 2.1 × 105 N/mm2

ポアソン比 : 0.3

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演習資料(作成：江澤良孝)

Creo Elements Proによるモデル作成

１． パソコンを起動し、ログインする（デフォルトの仮想デスクトップ）

２． Creo Elements／Proのワーキングフォルダを作成する

（１）[スタート]>[Windowsシステムツール]>[エクスプローラー]をクリックする

（２）[ドキュメント]をクリック

（３）[ホーム]タブをクリック > [新しいフォルダー]をクリック

（４）新しいフォルダー名を入力して、フォルダー作成

＜注意＞日本語のフォルダー名にしないこと。（ギリシャ文字も不可）

誤動作を起こすことがあります。長いフォルダー名もさけること。

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３. Creo Elements／Proを起動する

[スタート] > [PTC] > [Creo]

４．Creo Elements／Pro が開いたら、ワーキングディレクトリーを指定する

[ファイル]>[ワーキングディレクトリーを設定]をクリック

選択したいワーキングディレクトリー内に移動して、 [OK]をクリックする

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５． [ファイル]> [新規]をクリックする

６. 下図が現れたら、[部品]、[ソリッド]にチェックが入っていることを確認し、[OK]をクリックす

る

７. 下図の様な部品モードの初期画面が現れる

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８． [ファイル]>[プロパティ]を選ぶ。

９．モデル特性のパネルがでるので、「単位」の欄の「変更」をクリック

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１０．単位マネージャのダイアログボックスが表示される

１１．[単位マネージャ]ダイアログボックスで、「ミリメートルニュートン秒 (mmNs) 」を選んで、

[設定]をクリック。

１２．[モデル単位を変更]ダイアログボックスが表示されるので、「寸法を変換(たとえば、1“は

25.4mm になります」にチェックを入れ、[OK]をクリック

１３．[単位マネージャ]ダイアログボックスの[閉じる]ボタンをクリック

１４．「モデル特性」の「材料」の欄の「変更」をクリック

材料のパネルがでるので、Steel.mtlを選んで、右三角▶▶▶をクリック

鉛筆の形をした「選択した材料の特性を編集します」アイコンをクリック

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材料定義パネルが表示されるので、ヤング率、ポアソン比を入力して、OKをクリック

ヤング率 ： 2.1 × 105 N/mm2

ポアソン比 : 0.3

（注意）１N/mm2＝ 1 MPa

材料パネルで OKをクリック。「モデル特性」のパネルの「閉じる」をクリック

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１５．押し出しアイコンをクリックする

１６. [押し出しダッシュボード]の[配置]をクリックする。

１７. [定義]をクリックする。

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１８. 画面上で「FRONT」を選択する

１９．[スケッチ]ダイアログボックスの[平面]に「FRONT」が入る

２０. [スケッチ]ダイアログボックスの[スケッチ]ボタンをクリックして、[スケッチ]ダイアログボッ

クスを閉じる

画面は FRONT方向に自動的に変わる

２１．もし変わらない場合は

「保存したビュー」アイコン

をクリックして、ビュー方向「FRONT」をクリック

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２２．[長方形を作成します]アイコンをクリックする

２３. 適当な４角形を描く

２４．個別選択アイコンをクリック

２５．寸法が表示される

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２６．マウスを画面の左上から右下にドラッグ

（２点で囲まれる４角形がスケッチ全体を包むようにドラッグ）

２７．寸法修正アイコンをクリック

２８．寸法修正ウィンドウ

＜注意＞修正前に、「再生」のチェックを外すことをお勧めします

下記のように寸法修正して、寸法修正ウィンドウの「断面を再生し、ダイアログを終了」アイコ

ン をクリック

２００

１００

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２９. [カレントの断面を継続します]アイコンをクリック

３０．「保存したビュー」アイコン

をクリックして、ビュー方向「デフォルト方向」をクリック

３１．押し出し寸法を「5」に修正

（参考）

ブラインド…深さを数値で指定…片側

対称…深さを数値で指定…両側振り分け

次へ…次のサーフェスまで

全貫通

サーフェス指定…指定したサーフェスまで

選択項目まで…指定した点、カーブ、サーフェスまで

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３２．「フィーチャーツールへのすべての変更を適用して保存し、ツールダッシュボードを終了しま

す」アイコンをクリック

３３. 押し出し(突起)ができる

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３４．［押し出し］ツールをクリックする

３５. [押し出し]ダッシュボードの[配置]をクリックする。

３６. [定義]をクリックする

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３７. 画面上で「FRONT」を選択し、クリック

[スケッチ]ダイアログボックスの[平面]に「FRONT」が入る

３８．[スケッチ]ダイアログボックスの[スケッチ]ボタンをクリックして、[スケッチ]ダイアログボッ

クスを閉じる

３９．表示向きが変わる

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４０.円のアイコンをクリックする

４１.中心に適当な円を描く（円の中心はｘｙ軸の原点）

４２．[個別選択]アイコンをクリック。円の寸法が表示される

４３．寸法を選択してから、寸法修正アイコンをクリック

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寸法修正ウィンドウが表示される

直径寸法 100に修正し、寸法修正ウィンドウの「断面を再生し、ダイアログを終了」アイコン

をクリック

４４. [カレントの断面を継続します]アイコンをクリック

４５．「保存したビューリスト」アイコン

をクリックして、ビュー方向「デフォルト方向」をクリック

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４６．押し出しの関連のダッシュボードの変更

(a)[押し出し]ダッシュボードの[カットを作成]アイコン をクリックする。

(b)貫通指定アイコンの横の▽をクリックして[全貫通] を選択する

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４７．「フィーチャーツールへのすべての変更を適用して保存し、ツールダッシュボードを終了しま

す」アイコンをクリック

４８.円の穴(カット)ができる

これでモデル作成は完了です

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演習資料 作成：江澤良孝

MECHANICA による３次元応力解析

１． MECHANICAの起動

[アプリケーション]→[Mechanica(M)]を選択する

２．[MECHANICAモデル設定]ウィンドウが表示されたら、モデルタイプが

[Structure]、FEMモードにチェックが入ってないことを確認し、OKをクリックする。[MECHANICA

モデル設定]ウィンドウが表示されない時は、「編集」→「Mechanicaモデル設定」をクリック

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３．材料の選択

材料指定アイコン

をクリックする。

４．材料指定ウィンドウが表示される。（CADで材料特性指定済みなので、ここで「OK」をクリックで

可）

５．（CADで材料特性指定済みなので、この手順は省略）「材料」の下の「詳細表示ボタン」をクリッ

クすると、「材料」ウィンドウが表示されるので、材料パネルの左側の「ライブラリの材料」から材料

を選択し（たとえば steel.mtl）、右向きの矢印をクリック

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６．（CADで材料特性指定済みなので、この手順は省略）鉛筆の形をした「選択した材料の特性を編

集します」アイコンをクリック→「材料定義」ウィンドウが表示される。ポアソン比、ヤング率を入力

して OKボタンをクリック。

７．「材料」ウィンドウの OKボタンをクリック。「材料指定」ウィンドウの OKボタンをクリック。

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８．荷重の設定

「フォース／モーメント荷重」アイコン をクリック

「個別」が選択されていることを確認し、その下の「ジオメトリ参照を選択します」が黄緑色になって

いることを確認する

荷重をかける面をクリック

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Y のフォースの値に 10を入力（サーフェス全体で 10Nの荷重がかかることになる）

すべての設定が終わったら、ウィンドウ下の「プレビュー」ボタンを押して、正しく設定されている

ことを確認して、「ＯＫ」をクリック

＜注意＞荷重を入れたあとは、必ず「プレビュー」で確認すること。入力間違いがあれば気がつきま

す。

＜参考＞もし荷重が 10Nではなく、分布荷重の 10N/mm2だったら

圧力（10N/mm2）×面積（200mm×5mm）=10000N

なので 10000（正確には外向き荷重なのでマイナスをつける）を入力すること。または、分布荷重アイ

コン

をクリックして、荷重面をクリックした後、圧力を入力してもよい。

（ただし、圧力荷重のときは力の向きは面に向かう方向がプラスになるので、面に外向きに荷重をかけ

たいときは、マイナスをつけて「-10000」になることに注意）

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９．拘束条件

変位拘束アイコン をクリック

拘束条件ウィンドウがでてくる

「個別」が選択されていることを確認し、その下の「ジオメトリ参照を選択します」が黄緑色になっ

ていることを確認

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１０．マウスの中ボタンを押しながらドラッグして、拘束する面を前面に表示させ、

「サーフェス」「個別」になっていることを確認して、拘束する面をクリック

１１．座標系は「ワールド」、直線移動はすべて「固定」、回転移動はすべて「自由」にして、OKをク

リック

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１２．トップレベルメニューの「解析」→「Mechanica解析／スタディ」を選択

１３．「解析および設計スタディ」ウィンドウがでてきたら、このウィンドウのプルダウンメニュー

「ファイル」→「新規の静解析」を選択する

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１４．「静解析定義」ウィンドウが表示される。

１５．先に設定した拘束条件と荷重を選択されているのを確認して、ＯＫボタンを押す

１６．「実行開始」アイコンをクリック

１７．「対話型診断を実行しますか」には「はい」をクリック

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１８．「診断」ダイアログで実行完了と表示されたら、「閉じる」をクリック。

１９．「解析および設計スタディ」ウィンドウで「スタディのステータスを表示」アイコン

をクリックすると、解析結果をテキスト形式で確認できる。

例えば、z方向（テーブル下向き）の最大変位は

例： max_disp_z: 8.500802e-02

モデルの質量は

例：モデルの全質量: 3.304691e-01（=3.304691×10-1）

＜注意＞

ここで、どのような密度の単位を使ったかを思い出すこと

「tonne/mm3」なら、上記の全質量の単位はトン(=1000kg)。

解析でエラーになった時、エラー内容はこのリストに表示されるので

このリストを見て、エラー原因を確認してください。

ファイル書き込みができないというエラーは、個人のファイル容量制限に

関係していることがあるので、不要なファイルを削除してみてください

（削除するときは、ワーキングディレクトリー以外のところのファイルも削除する

必要があるかもしれません）

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２０．「設計スタディまたは有限要素解析の結果をレビュー」アイコンをクリック

２１．「結果表示ウィンドウのための設計スタディ」ウィンドウがでてくるので、解析結果を選択して

「開く」をクリック

＜注意＞この画面が出てこない場合は、「新しい定義の挿入」アイコンをクリック

２２．「結果表示ウィンドウの定義」ウィンドウが表示される

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２３．表示タイプは「フリンジ」、量は「応力」と「最大主」を選択

２４．「表示オプション」タグをクリック、凡例レベルを「9」、「変形」と「荷重を表

示」、「拘束条件を表示」をチェック

２５．「OKおよび表示」ボタンをクリック（「OK」を押すとグラフは表示されないので注意）

２６．等高線が表示される

＜注意＞下の図中の値は、適当な荷重条件の結果なので参考にしないこと

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２７．メニューバーの「結果」アイコン （「新しい定義の挿入」）をクリック。

→「結果表示ウィンドウのための設計スタディ」ウィンドウがでてくるので、解析結果を選択し

て「開く」をクリック

ここでエラーになる場合は、ワーキングディレクトリーの設定が

おかしいことが多い。設定をやり直すこと。

２８．「結果表示ウィンドウの定義」ウィンドウで「量」は「変位」、コンポーネントは「マグニチュ

ード」を選択し、「OKおよび表示」ボタンをクリック

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２９．結果の図が追加されて表示される

＜注意＞図を並べるのではなく、フルウィンドウで表示したいときは

メニューバーの「新しい定義の挿入」アイコンではなく、その隣の「選択した定義の編集」アイ

コン

をクリックすること

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演習資料(作成：江澤良孝)

３D-CADによるモデル作成と

有限要素法による３次元応力解析

対称性を考慮して楕円の穴のある平板の１／４を解析

板厚 ５mm

荷重負荷をかける面積が半分なので、荷重のトータルも

半分にして

５N

ヤング率 ： 2.1 × 105 N/mm2

ポアソン比 : 0.3

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[モデル作成手順]

手順１から手順２８は円孔平板の場合と同じ。ここまでで四角が描画されている

手順２９ 「中心／軸楕円」アイコンをクリック

中心（ｘｙ軸の原点にする）をクリックしてから、水平方向に動かしてクリック、

さらに下方向に動かしてクリック

手順３０ 個別選択アイコンをクリック

手順３１ マウスを画面の左上から右下にドラッグ

（２点で囲まれる４角形が楕円全体を包むようにドラッグ）

２００

１００

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手順３２ 寸法修正アイコンをクリック

手順３３ 寸法修正ウィンドウで寸法を修正

＜注意＞修正前に「再生」のチェックを外すことをお勧めします

手順３４ 寸法修正ウィンドウの「断面を再生し、ダイアログを終了」アイコン をクリック

手順３５ 直線アイコンをクリックして楕円と四角を結ぶ直線を、下図の緑の線のように

２本描く

直線の描き方は、直線アイコンをクリックしてから、

①左クリック→②左クリック→③中ボタンで中止

（注意）終点でダブルクリックしても終了できるが、意図しない短い直線を描いてしまうこと

があるので、ダブルクリックは推奨しない。

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手順３６ [セグメントを削除]アイコンをクリック

手順３７ 下図の破線部分をクリックして、削除

手順３８ [カレントの断面を継続します]アイコンをクリック

（ヒント）「終了」アイコンを押したときにエラーが表示される場合は、その原因は

（１）フィーチャーの角で節点がつながってない

（２）ループを描いてない単独の線がある

などです。ズームインアイコン を使ってフィーチャーの角を拡大して

チェックしてみること。

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手順３９ 「保存したビュー」アイコン

をクリックして、ビュー方向「デフォルト方向」をクリック

手順４０ 押し出し寸法を「5」に修正

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手順４１ 「フィーチャーツールへのすべての変更を適用して保存し、ツールダッシュボードを終了し

ます」アイコンをクリック

手順４２ 押し出し(突起)ができる

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[モデル解析手順]

手順１から手順１８は円孔平板の場合と同じ。ここで解析は完了している。

＜ヒント＞ 解析でエラーが表示された場合は、

の「スタディのステータスを表示」をクリックして、原因を調べること。

よくある原因は、境界条件でｘ方向の拘束とｙ方向の拘束が逆になっていること。

＜注意＞ 境界条件は違うので注意

荷重条件の違い

荷重は１／４モデルでは荷重面の面積は全体モデルの半分なので、全体モデルの１／２

の荷重 5Nをかけること。

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拘束条件の違い

x=0の面は、ｘ軸方向の直線移動は拘束 、ｙ軸方向は自由 、ｚ方向は拘束

回転移動はすべて自由

y=0の面は、ｘ軸方向の直線移動は自由 、ｙ軸方向は拘束 、ｚ方向は拘束

回転移動はすべて自由

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手順１９ 「設計スタディまたは有限要素解析の結果をレビュー」アイコンをクリック

手順２０ 「結果表示ウィンドウのための設計スタディ」ウィンドウがでてくるので、

「開く」をクリック

＜注意＞出てこない場合は、「新しい定義の挿入」アイコンをクリック

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手順２１ 「結果表示ウィンドウの定義」ウィンドウが表示される

手順２２ 「表示タイプ」を「グラフ」に、縦軸を「応力」「YY」にする

手順２３ 「グラフ位置」の下の矢印アイコンをクリックして、Y=0の面の

エッジ（下図の赤い部分）を選択し、「一つまたは複数のアイテムを選択します」で「OK」

をクリック

このエッジをクリック

ディスプレイの隅に表示されるので注意

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手順２４ 「ハイライトされている点はグラフの始点に対応します」で「OK」をクリック

(注意)「OK」をクリックする前に、「切り替え」をクリックすると

グラフの始点が反転し、横軸の向きが逆になるので、通常は

「切り替え」はクリックしないこと。

手順２５ 「結果表示ウィンドウの定義」ウィンドウで「OKおよび表示」をクリック

手順２６ 結果が表示される

（図の値は、適当な荷重条件の結果なので参考にしないこと）