無償3D CAD「FreeCAD」でFEM解析に挑戦！：無償3D CADレビュー（2/6 ページ）

無償のCADソフト「FreeCAD」にはFEM解析機能が標準で搭載されていて、モデリングした部品の応力や変形を簡単にシミュレートできる。今回は片持ち梁（かたもちばり）の解析でFEM機能を試してみる。

[伊藤孝宏，MONOist]

片持ち梁の解析で試してみる

　今回は、図4に示す片持ち梁（かたもちばり）の変形を解析して、理論解と比較してみます。

図4：片持ち梁に加わる荷重

　片持ち梁の変位は、材料力学の基本的な問題で、最大変位量は下記の式で求められます。

　図4に示した寸法とヤング率200Gpaから（1）式で最大変位量を求めると、0.225mmとなります。では、FreeCADで、図4に示す形状をモデリングし、ヤング率を設定して解析を行い、最大変位量を求めてみます。その前に、FreeCADの解析機能の素性について、簡単に説明します。

　FreeCADのチュートリアルページを見ると、“Netgen is installed on the system”と、”Calculix is installed on the system”と記載されていて、NetgenとCalculixを使っていることが分かります（NetgenとCalculixはFreeCADのインストール時にインストールされるため、新たにインストールする必要はありません）。Calculixは有限要素法のソフトで、Netgenはメッシュ生成ソフトで、いずれもCAEソフトの中では有名な無償ソフトです。ただ、インタフェースがテキスト入力型であり、設定も複雑であるため、簡単に使えるというものではありません。FreeCADは、機能を限定し、グラフィカルなユーザーインタフェースでFreeCADからCalculixとNetgenを操作することで、使いやすさを実現しているようです（関連リンク：FEM tutorial）。

　それでは、FreeCADによるFEM解析に挑戦してみましょう。FreeCADで図4に示す片持ち梁をモデリングします。今回は、インストールやモデリングについての説明は省略します。下記を参考にしてください（関連記事：オープンソースの無償3D CAD「FreeCAD」を使ってみた ）。

　また、FreeCADのモデルデータをあらかじめ用意したので、このリンクからダウンロードして利用してください。