フリーソフトだけで構造解析をやってみる（下）：設計者CAEを始める前にシッカリ学ぶ有限要素法（9）（2/3 ページ）

[栗崎 彰／キャドラボ，MONOist]

2．「拘束」とは、節点の変形量がゼロであることと心得よ

　解析の条件が分かったところで、拘束条件から設定していきましょう。モデルを真横から見て、拘束条件を設定する台の部分を拡大して見えるようにしてください。

図6 拘束条件を設定する台座部分を拡大表示する：画像クリックで拡大します

　さあ、いよいよ拘束条件の設定です。まずは拘束条件を設定する節点を選びます。底面の節点数は1つ1つ選択すると大変なので、「エリア内選択」を行います。モデルを真横から見て、対角をクリックすることによって表示される四角形の中に入る節点がすべて選択されます。選択された節点は青色に変わります。

図7 拘束条件を設定する台座部分の節点を選択する：画像クリックで、違う画像が表示されます

　拘束条件を設定するアイコンをクリックします。拘束条件を入力するダイアログが開きます。ここの操作がちょっとややこしいです。

図8 拘束条件アイコンで拘束条件の設定開始：画像クリックで拡大します

　まず選択された節点のリストが自動的に「Node」の欄に入っています。これらの節点に拘束条件を入れるわけです。よって「Add」ボタンをクリック。すると子ダイアログが開きます。左から、「どの節点のどの方向の変形量をいくつにする」という具合です。今回はブラケットの底面を拘束する、つまり、動かないわけですから、「選択した節点のすべての方向の変形量をゼロにする」と設定します。方向は1度に1つしか設定できません。6自由度分、すべてを拘束するので、displx、disply、displz、rotx、roty、rotzそれぞれについて節点の変形量をゼロにします。設定された拘束条件はダイアログの中にどんどんリストアップされていきます。

　displ○はdisplacement、すなわち並進方向の変位を表しています。rot○はrotation、すなわち回転方向の変位を表しています。

図9 節点の方向の変位量をゼロにする（6回繰り返す）：画像クリックで拡大します

　すべての拘束条件を設定し終わって、親ダイアログを閉じると、拘束条件がモデルにシンボルとなって表示されます。

図10 拘束条件がシンボルで表示される

3．「荷重」とは、節点に与えるベクトルであると心得よ

　さて次に与えるのが荷重条件です。荷重条件の設定も拘束条件の設定とほぼ同じです。むしろ少しだけカンタンかもしれません。

　L型ブラケットの頂上部分を拡大表示し、節点を選択します。16個の節点が選択されています。その節点に対して、マイナスx方向に10という荷重を掛けました。荷重が掛かっている方向は一方向だけですので、今回は何度も繰り返す必要はありません。force○は並進方向の荷重、mom○はモーメントを表しています。今回はforcexを選択して、「Value」に「-10」を入れることになります。

図11 節点に荷重条件を設定する

　荷重条件もモデルにシンボル表示されます。

　拘束条件と荷重条件が設定し終えると次のようになります。

図12 拘束条件と荷重条件をシンボル表示したモデル

　これで荷重条件と拘束条件が設定できました。文章で書くと長いですが、実際に操作してみると、あっという間です。慎重にやっても10分くらいです。ぜひトライしてみてください。