自宅でANSYS製品使ってみた【構造解析編】

ANSYS studentをインストールしてFluentを使った簡単な流体計算をしました。

今回は、ANSYS workbenchを使い静的構造解析をやってみます。

使うのはANSYS 2019 R2です。

静的構造解析をプロジェクト概念図にドラッグアンドドロップします。プロジェクトファイルはこまめに保存。

まずはCADで形状(ジオメトリ)を作ります。

「ジオメトリ」を右クリックして「新規SpaceClaimジオメトリ」、SCDM(SpaceClaimDesignModeler)が立ち上がります。

構造作成

適当に形状を作ります。1辺20mmくらいの四角形です。

ファイル＞SpaceClaimを終了を選択し、Workbenchに戻ります。

材料物性値

「セットアップ」で境界条件などを付けます。

Mechanicalの編集画面が表示されます。上から順に設定していきます。

まずは材料。デフォルトは構造用鋼です。

ヤング率200GPa、ポアソン比0.3。

最近のバージョンだと、わかりやすくSN曲線が表示されたりするんですね…(今回の計算はSN線図など関係ないが)

材料を変更したい場合、右上の鉛筆マーク「edit the material」を選択します。

メッシュ作成

メッシュを切ります。

左上の「生成」を押すと、デフォルトの設定でメッシュが切られます。左下の「情報」に、要素数が記載されています。

要素数：1859、節点数：8876

分解能を上げると、より細かいメッシュの作成が可能。

こちらは分解能「5」でメッシュを切った場合。(デフォルトのメッシュ分解能は「2」です)

要素数28,672、節点数123,321。

境界条件の設定

「構造解析」にて、計算条件を付与します。

上のタブから、それっぽいものを選択して、ジオメトリの面を選択し、左下のプロパティで「適用」を押下します(説明が下手ですみません)。

底面を固定、上面に引っ張り方向の「リモート力」を50N与えます(荷重の値は適当です)。

ANSYS workbenchでは、得たい結果を先に指定する必要があります。
・弾性ひずみ
・変形量
・相当応力(ミーゼス応力)
を追加しておきます。
(弾性変形の前提で金属なので、ミーゼスでみておけば良いと思います)

計算実行と結果確認

これで、左上の「解析の実行」を押すと、計算が実行されます。簡単な計算なので数秒で完了。

図のような応力分布が計算できました。

このように、簡単な計算であれば片手間でやれそうなANSYS workbenchでした。要素サイズコントロールに制限があるのはとても残念な気持ち。

次は、なんか違う計算をまた暇なときにやってみます。(形状違いで応力比較したりとか)

【メモ】

ANSYSを終了したあと、再度起動すると、たまにエラーになります(ライセンスチェックエラー的な何か)。何度か再起動しているうちに、ちゃんと起動できるようになります。

バグでしょうか。私の使い方がよくないのでしょうか。

Images used courtesy of ANSYS, Inc.