FreeCAD チュートリアル 固有振動の計算（2/3）

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ワークベンチへ切り替え、新しい解析を作成します。

2. 材料の設定

   解析対象の材料を設定します。材料設定を選択して形状の材質を設定します。「Material card」として「ABS-Generic」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。また任意の材質のヤング率、ポアソン比、密度などを設定することも可能です。

3. 固定条件の設定

   固定条件設定を選択します。Addボタンをクリックして追加モードにしてから3Dビューでねじ留め位置の面を選択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。

   

   

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を実行します。

   まずタスク・タブで「Max. Size（最大サイズ）」を「5」に設定します。また「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。

   

   

   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。

   

   

   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 order	2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. ソルバーの設定

   モデル・ツリーのソルバー設定「CalculiXCcxTools」を選択し、データ・タブで解析の種類（Analysis Type）として「frequency」を選択します。さらに計算する固有モードの数（Eigenmodes Count）として「3」を設定します。

   

6. 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、メッシュはモデル・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。

   

計算実行

モデル・ツリー上の「CalculiXCcxTools」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。

「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 without error!」、「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。

計算が終わるとモデル・ツリーには計算した固有モードの数だけ解析結果が追加されます。

次に解析結果の確認と形状の改善を行います。