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ローターダイナミクスは、回転するコンポーネントを含んだ構造の解析です。
NVHの適用およびテクニック
NVHの適用およびテクニックのセクションでは、次の概要を示します:
パワートレインアプリケーション
OptiStructでは、パワートレインアプリケーションに対して業界をリードする機能およびソリューションを提供しています。本書では、パワートレイン業界のさまざまなアプリケーションに向けたOptiStructの機能を紹介します。各セクションでは、簡単な紹介の後、対応する解析タイプのフィールドでの一般的な目的が示されています。
このセクションでは、電器産業向けのOptiStructの機能について概述します。電器産業に関連する問題の例を取り上げて、一般的なソリューションシーケンス(解析技法)を紹介します。
ここでは、OptiStructを使用した航空宇宙用途向けの有限要素解析(FEA)の概要を説明します。
解析のテクニックセクションでは、次の概要を示します:
パートとインスタンスの機能は、独立して作成されたサブストラクチャ(またはパート)を単一モデルに結合するために使用できます。
サブケース依存モデリング
サブケース依存モデリングでは、1回のソルバーランで複数の構造を解析できます。
グローバル-ローカル解析(サブモデリング)
グローバル-ローカル解析は、2つ以上のサブモデルを使用して全体モデルを解析するテクニックです。1つのサブモデルは構造全体を表しますが、精度は低く(たとえば、メッシュサイズが大きくなる)、一方のサブモデルは、構造の一部分しか表しません(たとえば、より小さなメッシュサイズを使用)。
内部スーパーエレメント
スーパーエレメントまたはDMIG(直接マトリックス入力)手法は、ユーザー定義のコンポーネントを指定されたインターフェース節点に効果的に縮退するための既知の業界標準であり、この手法を適切に使用すると、有限要素解析のパフォーマンスを向上させることができます。
マトリックスの直接入力(スーパーエレメント)
マトリックスの直接入力(スーパーエレメント)のセクションでは、次の概要を示します:
多孔質弾性材料(Biot理論)
多孔質弾性材料は、多孔質体の間隙に流体が存在する、流体-構造連成システムをモデル化するために使用できます。
初期荷重または初期応力線形解析は事前の荷重を受けた構造のあらゆるタイプの構造線形解析を指します(プレローディングまたはプレストレッシングとも呼ばれます)。
プリテンションボルト解析
多くのエンジニアリングのアセンブリはボルトを用いて結合されており、通常、実働荷重が与えられる前にプリテンションが加えられています。
初期不整は大変位非線形静解析で使用され、たとえば、さまざまな技法の中でも特に弧長増分法と組み合わせた座屈後問題が対象となります。
粘着域のモデル化手法を使用して、接着および接合インターフェースおよび対応する亀裂発生や進展をモデル化できます。
記号置換は、モデル全体で使用できる様々なデータフィールドを定義するために、パラメータ表記を用いて入力ファイルを変更できる柔軟性を提供します。
周期対称とは、代表(または基本)セグメントが対称軸を中心として円形にパターン化された場合にフルモデルになる対称のタイプです。
板厚マッピング機能を使用すると、外部成形結果ファイルからOptiStruct内の対応するモデルに板厚データをマッピングすることができます。
ここでは次の境界条件について説明します。
OptiStructでは、さまざまなデフォルト設定およびオプションに応じて出力が生成されます。また、ASCII(PCHなど)からバイナリファイル(H3Dなど)までさまざまな出力フォーマットで出力変数を使用可能です。
サードパーティーソフトウエアのための出力生成
サードパーティープログラム用にOptiStructから出力をどのように作成するか。
本セクションでは、以下の最適化タイプの概要を記します。
形状リカバリーツール - OSSmooth
構造最適化によって得られた結果を、設計プロセスおよびFEA再解析において使用するための形状情報に戻すことのできる半自動化された形状リカバリーソフトウェア。
OptiStructの実行時によく発生するエラーを特定し、解決するためのガイド。
エラーメッセージのデータベース
本セクションでは、数字の小さいほうからエラーメッセージをリストしています。
ワーニングメッセージのデータベース
本セクションでは、数字の小さいほうからワーニングメッセージをリストしています。
本マニュアルは、OptiStructで利用できる入力エントリ、出力エントリ、およびパラメータに関する詳細なリストと使用方法を提供しています。
OptiStruct例題集は、様々なソリューションシーケンスや最適化タイプについて解かれた例題を集めたもので、現実世界の応用とOptiStructの機能の例をユーザーに提供します。
本マニュアルでは、NAFEMSの問題を含めた検証モデルの解を紹介しています。
本セクションでは、OptiStructに関してよくある代表的な質問についてお答えしています。
本マニュアルは、OptiStructで利用できる機能やシミュレーション手法の詳細を提供しています。
解析のテクニックセクションでは、次の概要を示します:
内部スーパーエレメント
スーパーエレメントまたはDMIG(直接マトリックス入力)手法は、ユーザー定義のコンポーネントを指定されたインターフェース節点に効果的に縮退するための既知の業界標準であり、この手法を適切に使用すると、有限要素解析のパフォーマンスを向上させることができます。
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内部スーパーエレメント
スーパーエレメントまたはDMIG(直接マトリックス入力)手法は、ユーザー定義のコンポーネントを指定されたインターフェース節点に効果的に縮退するための既知の業界標準であり、この手法を適切に使用すると、有限要素解析のパフォーマンスを向上させることができます。
陰解法有限要素解析では、重ね合わされたマトリックスの因子分解は大きな計算負荷をもたらします。時間領域や周波数領域の動解析など、この因子分解を何度も繰り返す必要がある場合は、負荷はさらに大きくなります。
スーパーエレメントの詳細については、ユーザーズガイドのマトリックスの直接入力(スーパーエレメント)をご参照ください。
標準スーパーエレメントと内部スーパーエレメント
標準スーパーエレメントプロセスは次の2つのステップからなります:
DMIG生成実行: コンポーネントのマトリックス縮退
レジデュアルラン: DMIGを使用する最終アセンブリ実行
内部スーパーエレメントプロセスでは、DMIG生成実行とレジデュアルランの両方が同時に実行されます。
内部スーパーエレメントプロセスの主な利点は、フルモデル解析(DMIGを使用しない場合)と同様にモデル階層を保持できることであり、内部スーパーエレメントプロセスからフルモデル解析に切り替えることは非常に簡単です。
内部スーパーエレメントは、以下を使用して定義されます:
SUPER: サブケースを単一のスーパーエレメントまたはスーパーエレメントのセットに割り当てます。
SESET: 内部節点を定義します。
SEQSET: モーダル座標を割り当てます。
SECSET: 区分モード合成の計算時に自由(C-セット)になる境界自由度を定義します。
SETREE: スーパーエレメントの縮退順序を指定します。
CSUPEXT: スーパーエレメントに外部点を割り当てます。
OptiStructでのスーパーエレメントの定義
ここでは、4つのスーパーエレメントに関する例を考えます。解析前に、すべての必要なスーパーエレメントが作成されます。
図 1. スーパーエレメントの定義
各サブケースは、SUPERカードとMETHODカードを使用して作成されます。SUPERカードは、個々のスーパーエレメントに関する情報を提供し(SUPERは、特定のスーパーエレメントの内部点を定義するSESETを参照します)、縮退(区分モード合成)の動的モードはMETHODカードを使用して指定されます。サブケース固有のパラメータ(PARAM,ORIGK4)を使用して、すべての材料減衰係数を置き換えることができます。
図 2. スーパーエレメントのサブケース定義
内部スーパーエレメントでは、すべての節点はデフォルトで外部点です。ユーザーは、各スーパーエレメントのSESETによって適切な内部点を選択します。すべての節点はデフォルトで外部点であるため、指定された要素について節点の一部が内部点として選択された場合、残りの節点は外部点のままになります(図 3)。
図 3. CSUPEXTによって定義された外部点と内部点
代わりに、CSUPEXTを使用して、特定の節点を外部点として明示的に選択することもできます。この方法を使用すると、選択した節点を外部点のままにすることができます。
スーパーエレメントの確認
各スーパーエレメントは、作業ディレクトリに.h3dファイルという形で縮退マトリックスとして格納されます(図 4)。
図 4. h3dファイルに格納されたスーパーエレメントマトリックス
各スーパーエレメントの内部節点と外部節点は、作業ディレクトリ内に作成された .intsupファイルから確認できます(図 5)。
図 5. 各スーパーエレメントの内部点と外部点. (.intsupファイル内)
自動的に作成された外部点とユーザーが生成した内部点は、HyperMesh内の作成されたセットから可視化できます。この方法は、作成済みの点の確認に使用できます。
図 6. OptiStructによって定義された外部点および対応するセット
図 7. ユーザー定義の内部点および対応するセット
内部スーパーエレメントの結果は、標準スーパーエレメントと同様にリカバリーできます(図 8および図 9)。ただし、変位をリカバリーするためには、内部スーパーエレメント内にPLOTEL要素を作成する必要があります。これらのPLOTEL要素は、縮退マトリックスが含まれている同じ.h3dファイル内に自動的に格納されます。レジデュアルランの後に、PLOTEL節点について変位出力が要求された場合は、PLOTEL節点からの変位がリカバリーされます。
マルチレベルスーパーエレメントツリー
マルチレベルスーパーエレメントツリーを使用して、後続のレジデュアルランにおけるインターフェース自由度の数を低減します。この処理は、ツリー構造の数個の下位レベルコンポーネントを集約することで実行されます(図 10)。
図 10. マルチレベルスーパーエレメントツリー
対応する.h3dファイルが作業ディレクトリ内にすでに存在している場合は、スーパーエレメントに関するジョブはスキップされます。このような場合:
特定のスーパーエレメントの.h3dファイルを削除することができ、対応する新しいスーパーエレメントがそのジョブによって再生成されます。
以前に生成された.h3dファイルが作業ディレクトリ内に存在している場合でも、PARAM,ISGENH3D,YESによって生成が初期化されます。
同じ節点がSESETおよびCSUPEXTで定義されている場合は、CSUPEXT内の節点が考慮対象となります。
現在、内部スーパーエレメントでの最適化はサポートされていません。
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