はじめてのゴム材料解析〜ANSYS Workbenchで効率よく〜

目次

カーブフィッティング

ひずみエネルギ密度関数の各種定数の値は一般に不明です。そのため、材料試験データからカーブフィッティングという機能を使用して定数を算出します。

材料試験は「単軸引張」「等方二軸引張」「せん断」の3種類を用意できれば理想的ですが、最低1つでもあればカーブフィッティングは可能です。

材料試験で得られた応力−ひずみデータを入力しカーブフィットを解析すると自動的に定数が算出され、試験データとフィッティング結果を比較したグラフが表示されます。

材料試験データが足りない場合

カーブフィッティングで省略した試験モードの挙動は関数による推定となり、実際の材料と異なる恐れがあります。
単軸試験しかないケースがよくありますが、その場合はNeo-HookeanやYeoh 、Arruda-Boyceを利用すると予期しない挙動を防止しやすくなります。
ヤング率しかない場合、本来は材料試験を実施すべきですが次善の策としてヤング率を3で除した値をNeo-Hookeanの定数として入力し対応する方法があります。

メッシュ作成と要素座屈

ゴム材料は大きな変形を伴いますので、要素崩壊を防ぐため六面体メッシュを使用するケースが多いです。


要素は低次要素を用いることをお勧めします。Workbenchはデフォルトで高次要素を使用しますが、高い圧縮を伴う解析では中間節点の部分で要素が折れ曲がる「要素座屈」現象が発生し解析が発散することがあります。
低次要素を用いるには、[メッシュ]の詳細ビューで[要素中間節点]を"なし"に設定します。

>>次ページ:ゴム材料の接触

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