接触解析

こんにちは。今日は私の専門であるFEM解析の話題です。今回は一般的に使われているFEM解析の汎用ソフトを用いて、複数の部品が接触した状態の挙動をシミュレーションするいわゆる｢接触解析｣の紹介をします。ここでは、設計業務の合間に手軽にできる程度のシンプルな事例を用いて接触解析のポイントを紹介します。

【解析事例】

 　「ボルト締結による部材の変形解析」

【目的】

　上板の上面に精度が必要である場合、その付近をボルトで締め付けた際に上面が精度がどの程度変形するのかをボルトピッチをパラメータとして調べます。

【解析モデル】

　図１は上板と下板を３本のボルトで締結した状態をモデル化した1/2モデルです。

　　　　　　　　　　　　　　　図－１　解析モデル

【境界条件】

　モデルの対称面（下図青色箇所）を平面保持（スライド支持）とし、下板の下面を3自由度固定（完全固定）とします。　部品同士の接触面の摩擦係数は0.2程度を設定します。

　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　図－２　境界条件

【荷重条件】

　ボルトの締付け力F（kN）を設定します。具体的な算出方法はここでは割愛しますが、それほど難しくはないので、必要であれば「お問い合わせ」フォームから質問してください。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　図－３　荷重条件

【メッシュ作成】

　変形が比較的大きいことが予想されるワッシャおよびその周辺のメッシュを細かく作成しています。

　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　図－４　メッシュモデル

【解析結果】

　変形スケールは200倍に拡大しています。ワッシャ周辺に大きな圧縮力が作用しているのがわかります。

　　　　　　　　　　　　　　　　

　図－５　解析結果モデル（縦方向変位）

【結果の評価】

　図－５の変位抽出ライン上の変形量をプロットします。ボルトピッチが66.5㎜と狭いと、ボルト間で上面が２μm程度沈み込み、ボルトピッチが150㎜と広くすると、ボルト間で上面が浮き上がる現象が発生しています。この場合、ボルトピッチは100㎜程度に設定するのが最適であることがわかります。 

                   
                                                          図－６　解析結果プロット　

以上です。

振動測定

　こんにちは、今回は振動測定について紹介します。

　振動における主要な要素には
　　固有振動数（１秒間当たりに振動する回数）
　　減衰（時間と共に小さくなっていく振幅の程度）
　　固有振動モード（振動箇所や方向などの形状）
があります。
　これらを把握する手法の一つは実物による振動測定です。写真
－１に振動測定機器を示します。①インパルスハンマー、②加速
度センサー、③周波数分析を行うＦＦＴアナライザー、④専用結果
処理ソフトから構成されます。

　　　　　　　　　　　写真－１　振動測定機器

　写真－２は測定状況を示したものです。加速度センサーを測定
対象物（今回はアルミ板、７００×２１００ｍｍ）に取り付け、ハンマ
ーでアルミ板を軽く叩きます。ハンマーによる加振力とセンサー
からの応答加速度をＦＦＴアナライザーにて測定し、データを専用
ソフトで処理することで固有振動数、減衰及び固有振動モードを
求めます。

                      　　　   写真－２　測定状況

　図－１はアルミ板の振動測定結果を動画で示したものです。一

方、図－２は同じアルミ板について、ＦＥＭにより固有値解析した

結果です。両者は固有振動数、振動モードともに良い一致をみせ

ています。このように固有振動数、固有振動モードを解析的に算

出することも可能です。　

　　

　　　　　　　　　図－１　測定結果；６６.５Ｈｚ

　　　　　
　　　　　　　　　　図－２　ＦＥＭ解析結果；６３.８Ｈｚ


　大型精密構造体 設計・製造.ＣＯＭでは振動測定サービスを
行なっています。振動測定による固有振動数、振動モードの把握
や振動に着目した構造体の改善提案などが可能です。半導体
製造装置や液晶製造装置などの精密製造装置において、固有
振動数を改善し、処理数量の向上に寄与した事例もあります。
お問合わせはからどうぞ。専門の
技術スタッフが対応します。

ファインテックジャパン出展のお知らせ

当サイト『大型精密構造体 設計・製造.COM』の運営会社である横河ブリッジが

『第22回ファインテック　ジャパン』（2012.4.11～13　東京ビッグサイト）に出展

致します。

実機、映像、パネルにより、大型精密構造体の設計・製造をわかりやすく、ご紹

介致しますので、この機会にぜひご来場下さい（出展内容はこちらを）。

出展場所は『東５ホール：製造装置ゾーン』です。

最新事例紹介ページ、オープン！!

最新事例紹介ページをオープンしました。
大型精密構造体 設計・製造に関する事例を中心に
鋼材料、溶接構造、機械加工などの情報やトピックを
掲載していきます。今回はオープンのお知らせのみ
ですが、次回から情報掲載しますのでよろしくお願い
します。

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