接触要素

接触要素を使用すると、衝撃問題を容易にモデル化できます。接触は接触剛性を使用してモデル化されます。剛性はヤング率、接触領域、および要素の長さを使用して計算されます。この接触長さより長い要素は剛性を伴わないことに注意してください。ヤング率によって接触する材料が表わされる必要があります。

接触要素のパラメータ

接触要素を使用する場合、最初に要素が剛性を伴う長さ(それを超えなければ剛性を伴う長さ)を、[要素定義]ダイアログの[接触距離]フィールドに指定します。接触要素は 0 単位よりも短くすることはできないため、接触距離 0 は許容されません。接触距離には小さい有限値を使用します。 次に、要素の断面積を[断面積]フィールドに指定します。最後に、要素の係数を[接触係数]フィールドに指定します。

接触要素の剛性は、接触係数(E)と断面積(A)の積を接触距離(L)で除算したものである(剛性 = A*E/L)。モデルに描画された要素の長さが接触距離よりも短い場合であっても、初期力は常に 0 となります。予荷重はありません。

実際のばねまたはソフト ガスケット状の材料を複製する際は、既知の剛性および接触距離に基づき、接触要素の面積または係数を計算することができます。パーツ対パーツ接触を複製する場合は、高い剛性が必要です。一般に、断面積および接触係数の程度の順序は、各節点を囲む要素の面積および材料の係数と同じです。このため、0.5 インチのメッシュの場合、各節点を囲む面積は 0.25 平方インチとなります。剛性を計算するもう 1 つの方法は、k = F/Δ のように剛性に関する別の定義を使用することが挙げられます。この定義において、F は要素を通じて伝達される力であり、Δ は要素における圧縮です。接触距離に基づき、合理的な Δ が選択されます(例:接触長さの 10% または 1%)。接触力を推定できる場合は必要な剛性を計算でき、これによって接触要素の面積および係数を入力できます。

接触要素使用の基本手順

  1. 単位系が定義されているようにしてください。
  2. モデルで非線形の解析タイプが使用されるようにしてください。
  3. 接触要素とするパーツの[要素タイプ]の見出しを右クリックします。
  4. [接触]コマンドを選択します。
  5. [要素定義]の見出しを右クリックします。
  6. [要素定義を編集]コマンドを選択します。
  7. 接触をシミュレートする接触要素の長さを[接触距離]フィールドに入力します。
  8. 要素の断面積を[断面積]フィールドに指定します。これは必要な情報です。入力されていない場合、モデルは実行されません。
  9. 適用する剛性を[接触係数]フィールドに入力します。
  10. [OK]ボタンを押します。
ヒント: 静的解析を実行する際は、接触からの寄与に依存することなく安定性を考慮する必要が生じ得ることに留意してください。推奨内容については、「接触が含まれる解析の実行」ページを参照してください。