ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

127
Salome-Meca 初初初初初 Salome-Meca にににににに ににににに にににににににににに () 1 2016.10.01 PE 初初初初初初初 PE Structural Mechanics Laboratory

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Page 1: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

Salome-Meca 初中級教材

Salome-Meca による軸対称体の弾性解析(圧力容器の耐圧設計)

1

2016.10.01

PE 構造力学研究所PE Structural Mechanics Laboratory

Page 2: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

学習目標

• 軸対称体の弾性解析を行い,簡単な耐圧設計式への適用により整合性を確認する• 2D スケッチを用いて,軸対称体のモデル作成

を体験する• Eficas を用いて,コマンドファイルを編集し,

簡単な弾性解析におけるコマンド構成を把握する• 解析結果の印刷出力を用いて, LibreOffice

Calc による後処理を体験する

2

Page 3: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

解析の流れ

3

Geometry Module

Mesh Module

Aster Module

ParaVis Module

問題の設定

結果の評価

• 解析対象の形状,寸法,材料特性の準備• 解析結果処理に必要な情報の確認

• 形状の作成( 2D Sketch を使用)• 境界条件を与える形状グループに名前をつける

• メッシュの作成• 要素に形状グループ名を継承

• Eficas を用いたコマンドファイルの作成• Study ケースの設定(コマンド+メッシュ)• 解析の実行

• 変形図によるおおまかな妥当性の確認• 応力分布の確認

• LibreOffice Calc による断面平均膜応力計算

Page 4: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

予習(応力成分)

4

x

y

z

txz

txy

sx

tyz

sy

tyx

sz

tzytzx

直交座標系中の微小六面体の各面に作用する応力成分

x

y

q

sr

sr

trq

trq

sq

sqtqr

tqr

極座標系中の微小平面の各辺に作用する応力成分

xy yxt tyz zyt t

せん断応力( shear stress )

垂直応力( normal stress )

, ,x y zs s s

Page 5: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

予習(座標変換)

5

x

y

z

垂直応力のみが作用する面(主応力面)で切った四面体におけるつり合い関係

sx

tyz

sytyx

sz

tzy

s

n

n : 主応力面の法線ベクトルs : 主応力

x xy zx

xy y yz

zx yz z

l lm mn n

s t tt s t st t s

x, y, z 方向のつり合い関係から

l, m, n : n が x, y, z 軸となす角の余弦

Page 6: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

予習(主応力)

6

000

x xy zx

xy y yz

zx yz z

l lm mn n

s t tt s t st t s

右辺を左辺に移すと,

行列の積の形に書き直すと,

000

x xy zx

xy y yz

zx yz z

lmn

s s t tt s s tt t s s

Page 7: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

7

この方程式が l = m = n = 0 以外の解を持つ条件は,

1

1

1

0x xy zx

xy y yz

zx yz z

s s t tt s s tt t s s

これは s に対する 3 次方程式になり,次のように書ける

3 21 2 3 0J J Js s s

この係数( J1, J2, J3 )は座標の取り方によらないはずなので,不変量( invariant )である

Page 8: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

8

係数を応力成分で書くと,3 2

2 2 2

2 2 2

( )

( )

( 2 ) 0

x y z

x y y z z x xy yz zx

x y z x yz y zx z xy xy yz zx

s s s s s

s s s s s s t t t s

s s s s t s t s t t t t

これを一般に(手で)解くのは大変なので,この求解はプログラムに任せることとして,軸対称体( trz 以外のせん断応力成分がゼロ)を考えると,

3 2 2

2

( ) ( )

( ) 0r z r z z r rz

r z rz

q q q

q q

s s s s s s s s s s s t s

s s s s t

Page 9: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

9

3 2 2

2

( ) ( )

( ) 0r z r z z r rz

r z rz

q q q

q q

s s s s s s s s s s s t s

s s s s t

軸対称体では sq が作用する面にせん断力を生じない(自明な主応力面)ため, sq は「自明な主応力」になる.このことを利用し,因数分解すると,

2 2( ){ ( ) ( )} 0r z r z rzqs s s s s s s s t

残りの 2 つの主応力は, 2 次方程式の公式を用いて,

2 2( ) ( ) 4( )2

r z r z r z rzs s s s s s ts

Page 10: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

予習(相当応力)

10

トレスカ( Tresca )の相当応力 seq は,最大せん断応力(主応力差)の最大値で定義する

得られた 3 次方程式の解を s1 , s2 , s3 とすると,これらが「 3 つの主応力」になる

1 2 2 3 3 1{ , , }eq Maxs s s s s s s

2 2 2 1/21 2 2 3 3 1

1 {( ) ( ) ( ) }2eqs s s s s s s

ミーゼス( von Mises )の相当応力 seq は, 3 次方程式の 1 次の係数( J2 )に比例するよう定義する

Page 11: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

11

3 次方程式の係数を利用すると,わざわざ 3 つの主応力を算出しなくとも,ミーゼス( von Mises )の相当応力 seq は次のように,応力成分から算出できる

2 2 2

2 2 2 1/2

1 {( ) ( ) ( )2

6( )}

eq x y y z z x

xy yz zx

s s s s s s s

t t t

Page 12: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

予習(応力の線形近似処理)

12

bijs b

ijs : 曲げ成分

pijs

pijs : ピーク成分(残り全部)

mijs

: 膜成分mijs

xw/2 w/2

応力分布

x

ijs

板厚方向

応力

成分

板厚方向の応力分布

/ 2

/ 2

1 wmij ijw

dxw

s s

/ 2

2 / 2

6 ( )wb m

ij ij ijwx dx

ws s s

w: 板厚

オリジナル論文: W. C. Kroenke, Classification of Finite Element Stresses According to ASME Section III Stress Categories, Proc. 94th ASME Winter Annual Meeting, 1973.

設計では,「点の応力(ピーク成分)」は「疲労」の評価にのみ使用し,耐圧性は「胴部の板厚平均応力(膜成分)」を使用する.( ASME Section III )

Page 13: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

予習(許容応力)

13

設計条件(( FEA を行わない)公式設計の一般制限)

主応力(内圧による周方向膜応力) ≦ 許容応力 So

oR p Swqs

qs : 平均径公式に基づく周方向応力

w : 容器胴部板厚

R : 胴部の平均半径

p : 使用圧力

平均径公式に基づく許容応力 So は、目安として(解析設計における設計応力強さ) Sm の 3/4

Page 14: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

14

一次膜応力の制限(解析設計 ASME Sec. III または Sec. VIII Div. 2 )

一次膜+曲げ応力の制限

一次膜応力強さ(トレスカの相当応力)≦ 許容応力m

eq mSs mS : 設計応力強さ

1.5m beq mSs

min( / 3, /1.5)m u yS S S uS : 設計引張強さ

yS : 設計降伏強さ

設計では,「点の応力(ピーク成分)」は「疲労」の評価にのみ使用し,耐圧設計には「胴部の板厚平均応力(膜成分)」を使用する

meqs : 板厚平均の sm

ij を相当応力に変換

m beqs : 線形近似の sm+b

ij を相当応力に変換

Page 15: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

解析対象(形状)

15

上下対称な容器 断面図 モデル化対象( 1/8 容器の断面)

Page 16: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

O (0, 0, 0) x (r)

y (z)

解析対象(境界条件,材料特性)

16

O (0, 0, 0) x (r)

y (z)

内径 Di = 1000胴

部半高さ

H =

100

0鏡板内半径

R i = 500

肉厚

w =

50

寸法の諸元(単位: mm ) 境界条件

一定内圧

p = 10 MPa

対称面uy = 0

素材:炭素鋼( steel )を想定し,

E = 196 GPa n = 0.3Sm = 100 MPa

とすれば、許容圧力はどうなるか

Page 17: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

平均径公式による許容圧力

17

平均径公式に基づく許容圧力は、例えば許容応力 So を Sm の 3/4 とすれば、

3 50100 7.14 525o

wp SR

MPa

注)実際の設計では,腐食しろや溶接に対する係数の使用が求められ,この方法と厳密に一致しないことがあるが,学習の便宜のため簡素化している

許容応力を解析設計同様に Sm と一致させると,50100 9.5525m

wp SR

MPa

いずれの制限法でも p = 10 MPa は許容限度を若干超える

Page 18: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

解析方法

18

軸対称要素( 2 次要素)を使用( modelisation=AXIS )

Salome-Meca2015.1 ( Code-Aster はSTA11 )を使用し, Eficas のみでコマンドファイルを作成対称面( GROUP_MA=Symm )上の節点に対して、応力成分をテキスト出力する

応力成分のテキスト出力を LibreOffice Calcにコピーし,一次一般膜応力を求める

Page 19: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

19

① フォルダ「 PressureVessel 」を作成

フォルダの作成・確認

1

② 予め作成してあるワークシート「 StressClassification.ods 」をコピー

2

Page 20: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

20

① Salome_Meca を起動する※ 今回は V2015.1 を使う

Salome-Meca の起動

1

Page 21: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

21

• Geometry モジュールにある 2D Sketchを使用して,容器形状の外形線を描く

• 荷重(内圧)をかける面,後処理用にデータを出力する面(対称面)に名前をつけておく

• 形状作成までの作業をファイルに保存する

形状データの作成

Page 22: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

22

① Geometry モジュールを起動

Geometry の起動

1

Page 23: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

23

① 新規作成

Geometry の起動

1

Page 24: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

24

1

① New Entity -> Basic -> 2D Sketch を開く

スケッチする図形

(550, 0)

(550, 1000)

(0, 1550)

(0, 1500)

(500, 1000)

(500, 0)

(0, 1000)円弧の中心

2D スケッチの起動

Page 25: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

25

2

① グローバル座標系を確認1

3 4

② 直線を確認

③ 始点座標を入力X=550Y=0

④ 適用ボタンをクリック

⑤ 終点座標を入力X=550Y=1000

⑥ 適用する

5 6

2D スケッチの作成(直線部)

スケッチする図形

(550, 0)

(550, 1000)

(0, 1550)

(0, 1500)

(500, 1000)

(500, 0)

(0, 1000)円弧の中心

※ 反時計回りにスケッチを作成

Page 26: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

26

スケッチする図形

(550, 0)

(550, 1000)

(0, 1550)

(0, 1500)

(500, 1000)

(500, 0)

(0, 1000)円弧の中心

26

2

1

3

③ 中心と終点座標を入力X Center = 0Y Center = 1000X = 0 (注)Y = 1550

④ 適用する

① 円弧を選択

2D スケッチの作成(円弧部)

② 中心を追加パラメータに指定

4

③ (注) Salome-Meca2013 以前のバージョンでは, X=0 に対してメッシュ作成時に X (半径) <0が生じるため, X = 0.00001 を入力するとよい

Page 27: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

27

2

1

3

③ 適用する

① 直線に戻す

②終点座標を入力X = 0 (注)Y = 1500

2D スケッチの作成(直線部)

② (注) X = 0.00001 を入力する

Page 28: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

28

2

1

3

③ スケッチを確認

① ウインドウを移動して,スケッチが見えるようにする( Alt+ マウスドラッグで動かせる)

② 虫眼鏡マークをクリックして画面にフィットさせる

2D スケッチの作成(確認)

Page 29: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

29

スケッチする図形

(550, 0)

(550, 1000)

(0, 1550)

(0, 1500)

(500, 1000)

(500, 0)

(0, 1000)円弧の中心

2

1

3

③ 中心と終点座標を入力X Center = 0Y Center = 1000X = 500Y = 1000

④ 適用する

① 円弧を選択

2D スケッチの作成(円弧部)

② 中心を追加パラメータに指定

4

Page 30: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

30

2

1

3

③ 適用する

① 直線に戻す

②終点座標を入力X = 500Y = 0

2D スケッチの作成(直線部)

4

④ スケッチを確認

5 ⑤ スケッチを閉じる

Page 31: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

31

2D スケッチの作成(確認)

2

1

① 座標軸マークをクリックして,座標軸の表示をオフにする

② スケッチが閉じていることを確認

Page 32: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

32

フェースの作成

3

1

① Geometry のツリーを展開する(「 + 」マークをクリック)

② Sketch_1 を選択

2

③ New Entity -> Build -> Face を開く

Page 33: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

33

フェースの作成

3

1 ① オブジェクトが Sketch_1 になっていることを確認

② 名前は「 Face_1 」とする

2

③ 適用して閉じる

Page 34: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

34

形状グループの作成

1

① Face_1 を右クリック

② グループを作成

2

Page 35: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

35

形状グループの作成(圧力面)

3

1① 「線」を選択

② 名前は「 Press 」とする

2

③ 内面の円弧をピック

4 ④ 追加する

5⑤ 内面の直線をピック

⑥ 追加する

6

⑦ 2 の線の表示を確認

7

⑧ 適用する

8

Page 36: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

36

形状グループの作成(対称面)

3

1 ① 「線」を確認

② 名前は「 Symm 」とする

2

③ 下端の線(対称面)をピック4

④ 追加する

⑤ 線番号を確認

⑦ 2 の線の表示を確認

5

⑧ 適用して閉じる

6

Page 37: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

37

形状グループの作成(確認)

1

① Face_1 の中にPress と Symm ができていることを確認

Page 38: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

38

作業の保存( Geometry まで)

1 ① File -> Save As... を開く

Page 39: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

39

作業の保存( Geometry まで)

1

① 作業フォルダを開く

2② ファイル名は「 Study1_geom1.hdf」とする

3

③ 保存する

Page 40: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

40

• Mesh モジュールを用いてメッシュ(有限要素によるモデル)を作成する

• 板厚方向にサブメッシュを定義し,分割数を制御する

• 形状グループの名前をメッシュデータに転写する

• メッシュデータをファイル出力(エクスポート)する

• メッシュ作成までの作業を保存する

メッシュデータの作成

Page 41: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

41

Mesh の起動

① Mesh モジュールを起動

1

Page 42: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

42

Mesh の作成

① Face_1 を選択して,表示させる(「目」のマークをオン)

1

② 画面にフィットさせる

2③ Mesh -> Create Mesh を開く

3

Page 43: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

43

自動四辺形分割① メッシュ名 = Mesh_1形状名 = Face_1 を確認

1

② 仮定として,自動四辺形分割を選択

2

Page 44: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

44

分割数の指定(全体)

① セグメントの分割数を 50 とする1

② OK する2

③ 適用して閉じる

3

Page 45: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

45

サブメッシュの作成

② Mesh -> Create Sub-mesh を開く

2

① Mesh_1 を選択

1

Page 46: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

46

サブメッシュの作成

② サブメッシュを作成する形状名を Symm にする(オブジェクトブラウザ上でピック)

2

① Mesh_1 の中に SubMesh_1 を作成する

1

③ 1Dタブ中のアルゴリズムから「線の離散化」を選択

3

④ 設定(歯車マーク)から「セグメント数」を選択

4

Page 47: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

47

サブメッシュの作成

2

① 5 分割にする1

② OK する

Page 48: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

48

サブメッシュの作成

2

1

② 適用して閉じる

① 追加の仮定の設定(歯車マーク)から「反対側のエッジまで貫通」を選択

Page 49: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

49

メッシュの作成

2

1

② メッシュ生成( compute )

① Mesh_1 を右クリック

Page 50: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

50

メッシュの作成(計算中)

Page 51: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

51

メッシュの作成(結果)

1 ① メッシュの情報を確認

2

② 閉じる

Page 52: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

52

メッシュの確認

1

① 隠れているアイコンを表示

2② -OZ 方向に見る

Page 53: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

53

メッシュの確認

1

① ボックス拡大する

2

② マウスで拡大表示したい部分を囲む

Page 54: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

54

二次要素化

21

② 二次要素への(からの)変換

① Mesh_1 を右クリック

Page 55: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

55

二次要素化

2

1

② 二次要素への変換

① 「中間節点を形状(例えば円弧)の上に置く」をチェック

3

③ 適用して閉じる

Page 56: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

56

メッシュ情報の確認

2

1 ② メッシュ情報

① Mesh_1 を右クリック

Page 57: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

57

メッシュ情報の確認

2

1

② OK する

① 500 要素が全部二次要素になっている

Page 58: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

58

メッシュデータへの形状グループの転写

21

② 形状からのグループ生成

① Mesh_1 を右クリック

Page 59: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

59

3

1

③ 適用して閉じる

① ジオメトリからグループを選択( Cntl+ クリックで複数選択できる)

メッシュデータへの形状グループの転写

2② 確認

Page 60: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

60

メッシュファイルの作成

32

③ Export -> MED file を選択

② Mesh_1 を右クリック

1

① Mesh_1 の下にエッジグループができていることを確認

Page 61: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

61

メッシュファイルの作成

1

① 作業フォルダを開く2

② ファイル名は「 Mesh_1.med 」とする

3

③ 保存する

Page 62: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

62

作業の保存( Mesh まで)

1 ① File -> Save As... を開く

Page 63: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

63

1

① 作業フォルダを開く

2② ファイル名は「 Study1_mesh1.hdf」とする

3

③ 保存する

作業の保存( Mesh まで)

Page 64: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

64

• Eficas (コマンドファイル編集用 GUI )を用いてコマンドファイルを作成する

• コマンドファイルには,材料特性,境界条件,解析設定,出力制御などを記入する

• 解析ケース(メッシュデータとコマンドファイルの組合せ)を作成する

• 解析を実行する

解析条件データの作成

Page 65: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

65

Aster の起動

① Aster モジュールを起動

1

Page 66: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

66

Eficas の起動

① Aster -> Tools -> Run Eficas

1

Page 67: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

67

コマンドファイルの新規作成

① File -> New

1

Page 68: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

68

Code_Asterバージョンの選択

① ここでは安定バージョンから 11.7 を選択

1

② OK する

2

Page 69: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

69

コマンドファイル作成(開始は DEBUT )

① フィルターに決まり字を入力すると候補が表示される

1

② DEBUT を選択

2

③ 有効化する

3

Au moins un = At least oneRègle à classer = Rule to classify

D'abord = FirstPoursuite = pursuit (リスタート解析)Ensuite = then

Page 70: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

70

メッシュ( MAILLAGE )を読む( LIRE )① 新しいコマンドの入力

1

② lire_maillage

2

④ 有効化する

3③ LIRE_MAILLAGEを選択

4

Page 71: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

71

間違ったコマンドを消したいときは

2

① 削除したいコマンドを右クリックする

② 削除(ここではやらない)

1

Page 72: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

72

コマンド中のキーワード追加(メッシュファイルの書式)

2

① キーワードの追加タブ

② FORMAT

1

3

③ 有効化する

Page 73: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

73

キーワードの値入力(メッシュファイルの書式)

2

① MED フォーマットを選択

1

② 有効化する

Page 74: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

74

コンセプト名をつける(メッシュデータへの名前付け)

3

① 入力値が入っていることを確認

1

③ コンセプト名を「 mesh 」にする

2 ② コンセプト名タブ

4

④ 有効化する

Page 75: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

75

2

① コンセプト名が入っていることを確認

③ affe_modele ( =allocate model )を探す

1

3

④ AFFE_MODELEを選択

4

⑤ 有効化する

モデル( modele )の割当( affe )② 新しいコマンドタブ

5

Page 76: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

76

2

① キーワードの追加タブ

② メッシュ( MAILLAGE )を選択

1

3

③ 有効化する

メッシュにモデルを割り当てる

Page 77: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

77

2

① 既に名前を付けているメッシュデータのリストから「 mesh 」を選択

1

② 有効化する

メッシュを選択

Page 78: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

78

3

① コマンドに戻る

1

③ 有効化する

モデルを割り当てる

2② 割当( AFFE )を選択

Page 79: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

79

① 全部( TOUT )を選択

1

② 有効化する

モデルを割り当てる

2

Un parmi... = One of ...

Page 80: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

80

① YES ( OUI )を選択

1

② 有効化する

YES ( OUI )で答える

2

Page 81: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

81

① 現象( PHENOMENE)を選択

1

③ 有効化する

力学現象の種類( PHENOMENE )の選択

3

② 機械的力学( MECANIQUE)を選択

2

Page 82: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

82

① モデル化( MODELISATION)を選択

1

③ 有効化する

モデル化方法( MODELISATION )の選択

3

② 軸対称( AXIS )を右のリストから選び,左に移動(手のマーク)させる2

Page 83: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

83

コンセプト名をつける(モデルへの名前付け)

3

① コマンドだけが黄色,他は緑色を確認

1

③ コンセプト名を「 model 」にする

2 ② コンセプト名タブ

4

④ 有効化する

Page 84: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

84

コマンドファイルの途中確認

① 全て緑色になっていることを確認しながら進める

1

Page 85: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

85

ここからは, GUI の操作方法を細かく書きませんので, Eficas の表示が同じになるよう,ご自分で探して作成してください

Page 86: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

86

steel=DEFI_MATEIAU (材料の定義)ELAS (弾性特性) E (ヤング率) = 196000 NU (ポアソン比) = 0.3

材料( materiau )の定義( defi )

Page 87: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

87

material=AFFE_MATERIAU (材料の割当)MAILLAGE=mesh (メッシュ mesh に割当てる)AFFE=TOUT (全体)TOUT=OUI ( Yes )MATER=steel (材料名は steel )

材料( materiau )の割当( affe )

Page 88: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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load=AFFE_CHAR_MECA (機械的荷重条件の割当)MODELE=modelDDL_IMPO (強制変位)GROUP_MA=Symm (境界条件を与えるグループ名)DY=0 ( Y 方向変位(ここでは軸方向変位)をゼロに)PRES_REP (圧力)GROUP_MA=Press (境界条件を与えるグループ名)Pres=10 (圧力 10 MPa )

機械的( meca )荷重( char )の割当( affe )

Page 89: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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線形ソルバ( meca_statique )の起動

result=MECA_STATIQUE (線形ソルバの結果)MODELE=modelCHAM_MATER=material (材料の場)EXCIT (活性化する荷重)CHARGE (荷重) =load

Page 90: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

90

場( champ )の計算( calc )

result=CALC_CHAMP (場の量の計算)RESULTAT (使う結果名) = result (ここでは再利用) TOUT = OUI CONTRAINTE (応力) = SIGM_NOEU (節点応力成分) CRITERES (基準) = SIEQ_NOEU (節点相当応力)

Page 91: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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IMPR_RESU (結果の出力) FORMAT = MED (バイナリファイル出力) RESU RESULTAT = result b_extrac (抽出) TOUT_CHAMP (場の全体) = OUI b_topologie (トポロジー) TOUT = OUI (全部 = yes )※ IMPR_RESU にはコンセプト名がつきません

結果( resu )の印刷出力( impr )(バイナリファイル)

Page 92: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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IMPR_RESU (結果の出力,2つ目) FORMAT = RESULTAT (印刷出力) RESU RESULTAT = result b_extrac (抽出) TOUT_CHAMP (場の全体) = OUI b_topologie (トポロジー) GROUP_MA=Symm (グループ Symmのみ)  b_valeurs   IMPR_COOR=OUI (座標の出力= Yes )※ IMPR_RESU にはコンセプト名がつきません

結果( resu )の印刷出力( impr )(テキストファイル)

Page 93: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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最後は FIN (終了)

Page 94: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

94

コマンドファイルの保存

1 ① File -> Save As... を開く

Page 95: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

95

1

① 作業フォルダを開く

2② ファイル名は「 Mesh_1.comm 」とする

3

③ 保存する

コマンドファイルの保存

Page 96: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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Eficas の終了

1 ① File -> Exit で終了する

Page 97: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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DEBUT();

mesh=LIRE_MAILLAGE(FORMAT='MED',);

model=AFFE_MODELE(MAILLAGE=mesh, AFFE=_F(TOUT='OUI', PHENOMENE='MECANIQUE', MODELISATION='AXIS',),);

steel=DEFI_MATERIAU(ELAS=_F(E=196000.0, NU=0.3,),);

material=AFFE_MATERIAU(MAILLAGE=mesh, AFFE=_F(TOUT='OUI', MATER=steel,),);

load=AFFE_CHAR_MECA(MODELE=model, DDL_IMPO=_F(GROUP_MA='Symm', DY=0.0,), PRES_REP=_F(GROUP_MA='Press',

PRES=10.0,),);

result=MECA_STATIQUE(MODELE=model, CHAM_MATER=material, EXCIT=_F(CHARGE=load,),);

result=CALC_CHAMP(reuse =result, RESULTAT=result, CONTRAINTE='SIGM_NOEU', CRITERES='SIEQ_NOEU',);

IMPR_RESU(FORMAT='MED', RESU=_F(RESULTAT=result, TOUT_CHAM='OUI', TOUT='OUI',),);

IMPR_RESU(FORMAT='RESULTAT', RESU=_F(RESULTAT=result, TOUT_CHAM='OUI', GROUP_MA='Symm', IMPR_COOR='OUI',),);

FIN();#CHECKSUM:2cefa92dab74bcd34a5afd1e571a1789 -:FIN CHECKSUM

コマンドファイルの確認

Page 98: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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解析ケース( Study )の新規作成

1 ① Aster -> Add study case を開く

Page 99: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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解析ケース( Study )の設定1 ① 解析ケースに名前をつける

(ここでは Vessel_Mesh1 )

② コマンドファイルを指定3

3: コマンドファイルを選択する

2

⑤ メモリや時間に余裕を持たせる⑥ OK する

4

5

6

④ Aster のバージョンを指定③ メッシュファイ

ルを指定

Page 100: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

100

解析ケース( Study )の実行

2

1

② RUN

① Vessel_Mesh_1 を右クリック

Page 101: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

101

解析ケース( Study )の実行中

Page 102: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

102

解析ケース( Study )の終了

2

1

② OK する

① この場合は Alarmで終了

Page 103: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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• ParaVis を用いて,解析結果を可視化し,定性的な妥当性を確認する

• 解析結果のテキストファイル( *.resu )を開き,対称面の応力分布を確認する

• 対称面の応力を LibreOfficeCalc にコピーし,設計評価に必要な主応力,相当応力(一次一般膜応力)を計算する

解析結果の確認と利用

Page 104: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

104

ParaVis の起動

① ParaVis モジュールを起動

1

Page 105: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

105

解析結果ファイルの読込み

① File -> Open ParaView File...

1

Page 106: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

106

解析結果ファイルの読込み

① *.rmed ファイルを開く

1

② OK する

2

Page 107: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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形状の表示

① ベクトルの生成をチェック

1 ② 適用する

2

Page 108: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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変形図の表示

① Filters -> Common -> Warp By Vector を開く

1

Page 109: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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変形図の表示

① Vectors = result_DEPL_VectorScale Factor = 400

1 ② 適用する

2

Page 110: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

110

変形図上へのカラーコンターの表示

① result_SIGM_NOEUSIZZ (周方向応力)

1

Page 111: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

111

結果テキストファイルの処理

① Vessel_Mesh_1.resu を右クリックして,テキストエディターで開く

1

Page 112: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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結果テキストファイルの処理

① エッジ Symm上の応力成分の印字出力を確認

1

Page 113: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

113

結果テキストファイルの処理

① 数表部分をコピー

1

Page 114: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

114

結果テキストファイルの処理

① ファイル -> 新規 を開く

1

Page 115: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

115

結果テキストファイルの処理

① 数表をペースト

1

② 別名で保存

2

Page 116: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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結果テキストファイルの保存

① ファイル名は「 Vessel_Mesh_1.data 」

1

② 保存

2

Page 117: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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LibreOffice Calc の起動

① あらかじめ保存してあるLibreOfficeCalc のシートを開く(右クリックして, LibreOfficeCalc を選択)

1

Page 118: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

118

LibreOffice Calc からの数表の読込み

① File -> Open ...

1

Page 119: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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LibreOffice Calc からの数表の読込み

① 数表を保存したファイルを選択

1

② 開く

2

Page 120: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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LibreOffice Calc からの数表の読込み

① 固定長を選択1

3

② 特殊文字を検出

2

③ データに区切りを入れる

4

④ OK する

Page 121: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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データの並び替え

① 数表の部分を選択

1

② Data -> Sort する

2

Page 122: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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データの並び替え

② 昇順を選択

1

① Column Bをキーにする

2

③ OK する3

Page 123: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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数表のコピー

1

① 数表部分を選択してコピー

Page 124: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

124

数表のコピー

1① ワークシートの当該部分にペースト

Page 125: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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数表のコピー

1① データを置き換える

Page 126: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

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各種設計基準応力の算出

1

① 設計評価に用いる各種の基準応力が算出されている

Page 127: Ax symmetricpressurevesselelasticstressanalysis

まとめ•有限要素法に基づく耐圧設計で用いる各種の基準応力を概説した• 圧力容器の弾性解析を例題として, 2D ス

ケッチによる形状作成, Eficas を用いたコマンドファイル作成などを体験した• 圧力容器解析の結果から LibreOfficeCalc を

用いての結果後処理を体験した

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