カテゴリー: SolidWorks/ソリッドワークス

構造解析ができることが三次元CADのいいとこですが、オプションの追加で高額になるんで使われているのかどうか？。

CAEで見るのは主に２つ、フォンミーゼス（Von Mises）応力と主応力。主応力は、方向があるが、ミーゼス応力はプラスの数値(いろいろな方向の応力を自乗して足した結果を√した値)であり、方向は無い。実際の構造物内で発生しているのは、いろいろな方向の応力である。これらの引張、曲げ、せん断で発生する応力を組合せて数値化したのがミーゼス応力である。よって、材料の降伏強さとミーゼス応力の値を比較すればよいこととなる。SolidWorksのCAEの場合は、力が大きすぎると表示してくれる。下図だと矢印の上側が崩壊する。

応力の方向が必要な場合は主応力表示させる。方向が正しくか「ひずみ」も見る。主応力は方向もあるので「応力」がわかれば「ひずみ」もわかる。「ひずみ」がわかれば「応力」がわかる。「ひずみ」と「応力」の関係は、ヤング率で計算できる。ヤング係数と弾性係数など、ヤングと弾性は同じと解釈する。 CAEでは、メッシュ（立体的な三角形）を使って計算するため、理論値/手計算との差がある。メッシュザイズを細かくすると理論値/手計算に近づく。

片持ち梁の計算、理論値はネット上でいっぱいあるが、これをSolidWorksのCAEでやってみる。手計算は確かめ算的な感じで使います。

まず、

単位換算がいる。SolidWorksの材料編集で単位をMPa(=N/mm^2)にする。下図。

メッシュもだが、材料の設定で大きく違う。

前に投稿SS400の設定、この設定の一部を変更する。その一部とはKDY Engineeringさんのこのページにヤング率（縦弾性係数）が205GPaとあるので以下のように材料を設定。

令和5年5月25日、SS400の質量密度（比重）が間違っていました。下図のURES/合成変位は自重を含まないので大丈夫です。

1.212mmだった。自重含めない理論値1.22mmなのでまずまず。サイズは、下図では見えないですね。50*20の角材、長さ500です。力は200N

材料力学の計算結果とSolidWorksの結果では、メッシュの設定によって変わる。

メッシュザイズを細かくすると理論値/計算値に近づくらしい。

メッシュの細かさを最高にしてみた。めちゃ時間がかかるかと思ったが１０秒くらいかな。

1.212mmから1.213になったので材料力学の1.22にほんの少し近づいた。単純に言えば、有限要素法/CAEの簡易版が材料力学。材料力学と有効要素法（このCAE）の関係はここが参考になります。そもそも、このページよりこっちのサイトの方がいいです。

メッシュより材料の設定の方が影響が大きい。あたりまえか。

令和5年5月25日追加

2017版のファイルはこっち。ってもセキュリティ上無理かな。このページの情報だけで作れますのでデータは拾って下さい。

手計算は手っ取り早く、
機械設計エンジニアの基礎知識さんの梁のたわみと応力計算ツール
を使わせていただきました。

機械設計エンジニアの基礎知識さんの梁のたわみと応力計算ツールでは自重を含めたたわみとなっているのでファイルの「外部荷重」には「力－１」と「重力－１」があります。「重力－１」を無効にするとほぼ計算値1.220mmになります。自重も合わせると下図では1.3でした。自重があるので質量密度（比重）の数値が関係あります。

機械設計エンジニアの基礎知識さんの梁のたわみと応力計算ツールでは、縦弾性係数が205000MPa、質量密度が7.86Kgx10^-6/mm^3でしたのでこれに合わせてます。