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スイッチ用ゴム製ダイヤフラムのフィーリングカーブ予測解析
超弾性・粘弾性材料を使用した非線形座屈解析事例
公開日：2020年04月
スイッチを押したときの操作フィーリングを数値化して表す方法として、フィーリングカーブがあります。本稿ではゴム製ダイヤフラムを内蔵したスイッチを例に、Ansysで超弾性・粘弾性材料を使用した非線形座屈解析を実施してフィーリングカーブを予測する方法をご紹介します。
目次
- はじめに
- 解析の目的・背景
- 解析手法
- 解析モデルと解析条件
- 解析モデル
- 材料物性
- 解析条件
- 非線形メッシュアダプティビティ
- 解析設定
- 解析結果
- 変形状態の確認
- 反力結果の確認
- フィーリングカーブの作成
- 考察
- 解析によって得られた効果
- 使用ソフトウェア
解析モデルとメッシュ
ゴム製ダイヤフラムは軸対称形状のため、2次元軸対称でモデル化します。AnsysではY軸を回転軸とし、+X軸側にモデルを作成する規則となっていますのでご注意ください。ダイヤフラムの上下には基板とキートップを配置し、それぞれとの間に摩擦接触（摩擦係数μ=1）を定義しています。
ダイヤフラムの変形と反力
反力結果と応力コンタ図を照らし合わせると図のようになります。解析結果により、座屈発生後は徐々に反力が低下し、中央突起が接地すると徐々に反力が増加、外側の突起が接地すると突起部分のゴムが圧縮されるため急激に反力が増加することが分かります。
フィーリングカーブ
本解析で得られたフィーリングカーブは、文献で紹介されている図と類似した特徴を持つ曲線となっています。文献では実験値と解析値が「高い精度で一致」していると述べられていることから、本解析手法にて実機の傾向を捉えることができると思われます。
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