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FreeCAD チュートリアル 固有振動の計算(2/3)

更新:2018/4/17
FreeCAD 0.17

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。

  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を選択します。3Dビューでねじ留め位置の面を選択してダイアログでAddをクリックすると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. メッシュの作成

    解析対象となる形状(Body)をモデル・ツリー上で選択し、Netgenによるメッシュ作成「Netgenによるメッシュ作成」アイコンを実行します。

    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。

    Netgenによるメッシュ作成ダイアログ
    Netgenによるメッシュ作成ダイアログ
    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
  5. 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「Analysis」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。設定条件を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-solverCalculiXccxTools」をダブルクリックすると解析実行ダイアログが表示されます。

適当な作業用ディレクトリを指定し、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「Calculix done!」、「Loading result sets...」と表示されるのでCloseをクリックして解析実行ダイアログを閉じます。

解析実行ダイアログ
解析実行ダイアログ

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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