FreeCADメモ-チュートリアル 固有振動の計算

固有振動の計算-ステップ2

2017/3/10
バージョン0.16

条件設定

  1. 解析ケースとメッシュの作成

    ワークベンチをFEMワークベンチWorkbench_FEMへ切り替え、新しい解析を作成fem-analysisします。
    タスク・タブで「Second order(2次精度)」にチェックが入っていることを確認します。これによって計算精度の高い(ただし計算量は多い)2次要素を使用できます。
    4面体1次要素 4面体1次要素
    4面体2次要素 4面体2次要素
    さらにメッシュの粗さが「Moderate(中程度)」となっていることを確認してApplyをクリックします。3Dビューに表示されたメッシュに問題なければOKをクリックしてダイアログを閉じます。
    解析作成ダイアログ 解析作成ダイアログ
    解析用メッシュ 解析用メッシュ
    パラメーターは以下の通りです。
    パラメーター
    Max. Size要素の最大サイズ
    Second order2次要素を生成するかどうか
    Finenessメッシュの粗さ。「非常に粗い」、「粗い」、「中程度」、「細かい」、「非常に細かい」、「ユーザー定義」の6種類。
    Growth Rate隣接メッシュの変化率
    Nbr Segs per Edgeエッジあたりの分割数
    Nbr Segs per Radius半径あたりの分割数
    Optimize最適化をおこなうかどうか
  2. 材料の設定

    解析対象の材料を設定します。材料設定fem-materialを選択して形状の材質を設定します。「Material」として「ABS」を選択し、OKをクリックしてダイアログを閉じます。ABSは樹脂の一種で3Dプリンターなどで使用される代表的なもののひとつです。
    材料設定ダイアログ 材料設定ダイアログ
    材料としてはABSの他にもアルミニウム合金、鋼鉄、コンクリート、ガラス、PLA、木材などが用意されています。またMatWeb database...ボタンからウェブ上のデータベースへアクセスして任意の材質を調べ、ヤング率、ポアソン比、密度を設定することも可能です。
  3. 固定条件の設定

    固定条件設定fem-constraint-fixedを選択して固定する面を設定します。ダイアログでAdd referenceをクリックした後、3Dビューでねじ留め位置の面を選択すると拘束条件が設定されます。ねじ留め位置4カ所とも設定が終わったらOKをクリックしてダイアログを閉じます。固定条件を設定した面には赤いピンのマークが表示されます。

    固定条件設定ダイアログ 固定条件設定ダイアログ
    3Dビューの表示 3Dビューの表示
  4. 設定後のモデル・ツリー

    固有値解析では荷重などの外力の条件は必要ないので以上で設定は終わりです。

    設定した材料、条件はモデル・ツリーの「MechanicalAnalysis」の下に追加されます。設定条件を変更する場合はモデルツリー上のアイテムをダブルクリックで開いて変更を行います。削除する場合は選択した状態でDeleteキーを押して削除します。

    条件設定後のモデル・ツリー 条件設定後のモデル・ツリー

計算実行

モデル・ツリー上の「fem-solverCalculiX」を選択して解析実行fem-new-analysisを選択すると解析実行ダイアログが表示されます。

解析の種類として「Frequency」を選択します。「Write .inp file」をクリックして入力用ファイルを書き出した後、「Run Calculix」をクリックすると計算が開始します。計算が正常終了するとダイアログ下部のテキストエリアに緑色の文字で「Calculix done!」「Loading results done!」と表示されます。

結果の可視化ダイアログ 結果の可視化ダイアログ

計算が終わるとモデルツリーには計算された固有モードが追加されます。デフォルトでは第10モードまでの固有モードが計算されます。

計算後のモデル・ツリー 計算後のモデル・ツリー
次に解析結果の確認と形状の改善を行います。

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