架台設計における解析の勘所と実践手順：実例で学ぶステップアップ設計者CAE（6）（3/4 ページ）

初心者を対象に、ステップアップで「設計者CAE」の実践的なアプローチを学ぶ連載。詳細設計過程における解析事例を題材に、その解析内容と解析結果をどう判断し、設計パラメータに反映するかについて、流れに沿って解説する。第6回は架台設計におけるCAE運用をテーマに、解析の勘所を取り上げる。

[土橋美博／飯沼ゲージ製作所，MONOist]

要素（メッシュ）について

　ここでは、筆者がよく使用している要素（メッシュ）の種類とその用途について解説します（図6）。

図6　要素（メッシュ）の種類 ［クリックで拡大］

固体要素（ソリッドメッシュ）

　一般的に、3D CADでモデルを作成すればソリッドモデルが作成できます。このようなモデルを要素分割するには、この「固体要素」で分割します。ミッドレンジのCAEでは、中間節点を含む四面体を作成し、ハイエンドでは六面体を使用します。万能型の要素といえます。

梁要素（ビームメッシュ）

　梁構造、例えば角型鋼管やH型鋼などの溶接鋼材を利用するような場合に使用します。筆者は、棒の肉厚の変化は見ず、棒の曲がりなどの軸方向について検証する場面で使用しています。

板要素（シェルメッシュ）

　薄板形状のモデルなど、その板厚そのものの変化を検証しない場合に使用します。

　それでは、「梁要素」を使用して解析モデルを要素分割し（図7）、解析を実行してみましょう（図8〜11）。

図7　梁要素による要素分割（混在メッシュ） ［クリックで拡大］

図8　変位結果 ［クリックで拡大］

図9　梁要素の軸応力（軸方向の応力）結果 ［クリックで拡大］

図10　選択した梁のローカル軸 ［クリックで拡大］

図11　曲げモーメントによる曲げ応力（図9　軸2の方向） ［クリックで拡大］