FreeCAD チュートリアル 応力の計算（2/3）

条件設定

1. 解析ケースの作成

   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Y座標下側のねじ留め位置の面を3Dビューで選択すると条件が設定されます。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。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。

   

   

4. 荷重条件の設定

   荷重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Y座標上側のねじ留め位置の面を3Dビューで選択すると条件が設定されます。荷重条件を設定した面には赤い矢印のマークが表示されます。

   「Load」に力の大きさとして「500」を入力します。単位は N（ニュートン）です。

   

   

   今回は使用しませんが力の向きを変更する場合はDirectionをクリックしてから3Dビュー上で指定したい向きの辺を選択します。また「Reverse direction」をチェックすると力の向きを反転することが可能です。

   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。

5. 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

6. 設定後のモデル・ツリー

   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。

   

計算実行

ソルバー設定「SolverCcxTools」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。

解析の種類として「Static」が選択されていることを確認します。

「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 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・ツリーには解析結果として「CCX_Results」、「Pipeline_CCX_Results」、「ccx_dat_file」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。