2D 運動学要素には、 isoparametric 4 辺形要素または 3 角形要素があります。4 辺形要素は、4 つの節点または、中間節点を含める場合は 8 つの節点を持ちます。3 角形要素は、3 つの節点または、中間節点を含める場合は 6 つの節点を持ちます。中間節点が必要になることはまれですが、これらの節点が、中間節点を持つ 2D 要素または 2D 流体力学要素と境界を共有する場合には便利です。その場合、そのような境界上の自由節点が回避されます。
これらの節点は、ひずみを受けないため、応力の報告に含まれません。それ以外の場合、これらの要素は 2D 要素とほとんど同じ挙動になります。2D 運動学要素は、質量を持つことができます。また、それらの節点や面に荷重を適用することができます。さらに、運動を受けることもできます。 これらが 2D 要素より優れる点は、全体剛性マトリックスのサイズにほどんど寄与しないことです。
これらの要素は、全体 YZ 平面に限定されます。
2D 運動学的要素のパラメータ
2D 要素を使用する場合、パーツの厚さを [要素定義]ダイアログの[厚さ]フィールドで定義する必要があります。
2D 運動学要素の高度なパラメータ
次に、2D 運動学要素に使用する積分オーダを[積分オーダ]ドロップダウン ボックスで選択してください。4 角形の要素の場合、[第 2 オーダ]オプションを選択してください。中程度に変形した要素の場合は、[第 3 オーダ]を選択します。過度に変形した要素には、[第 4 オーダ]を選択します。要素剛性の定式化にかかる計算時間は、積分オーダの 3 乗に比例して増大します。そのため、処理時間を短縮するには、許容可能な結果が得られる最低限の積分オーダを使用する必要があります。
このパーツの 2D 運動学要素で中間節点をアクティブにするには、[作成する]オプション([中間節点]ドロップダウン ボックス)を選択してください。このオプションを選択すると、2D 運動学要素には、各エッジの中間点で定義される節点が追加されます。 これにより、4 節点の 2D 運動学要素が 8 節点の運動学要素に変更されます。中間節点を持つ要素は、勾配の計算結果の精度が向上します。 要素に中間節点が含まれる場合、処理時間が長くなります。メッシュが十分に細かい場合には、中間節点を使用しても、大幅な精度の向上は得られないことがあります。
[要素の重なりを許可]チェック ボックスをアクティブにすると、線が要素にデコードされるときに重なった要素の作成が可能になります。重なりは、要素をモデル化するときに必要になることがあります。これは、特に平面運動に限定された問題に当てはまります。
2D 運動学要素を使用すための基本手順
- 単位系が定義されていることを確認してください。
- モデルが非線形解析タイプを使用していることを確認してください。
- 2D 運動学要素に指定するパーツの[要素タイプ]見出しを右クリックしてください。 ヒント: 3D モデルを 2D モデルに変換する際は、 [作成]
[パターン] [再配置と尺度]コマンド、 [作成] [パターン] [回転またはコピー]コマンド、[作成] [変更] [平面に投影]コマンドが有効です。たとえば、誤って XY 平面にメッシュを作成したとします。[再配置と尺度]または[回転]コマンドのいずれかを使用してメッシュを YZ 平面に回転できます。計算の丸めにより、節点が小さな X 座標値を持ち、その要素タイプが 2D に設定されないことがあります。その場合、[平面に投影]を使用すると、節点が正確に YZ 平面に収まります。 - [2D 運動学]コマンドを選択してください。
- [要素定義]の見出しを右クリックします。
- [要素定義を編集]コマンドを選択してください。
- [一般]タブの[厚さ]フィールドに、2D 運動学要素の厚さを指定してください。
- [OK]ボタンを押してください。