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機械設計エンジニアの基礎知識 | 設計・3DCAD・製図・金型等

拘束条件の定義

拘束条件とは、「物体の固定方法」 のことです。 下図のように、「はり」 に荷重をかける解析を行う場合、左端を固定する必要があります。固定しなければ当然「はり」全体が動いてしまうからです。

 

 

 

拘束条件を定義する場合、 「6つの自由度」 を拘束することになります。6つの自由度とは、 X,Y,Z 軸の並進方向 と X,Y,Z 軸の回転方向 のことです。

 

 

拘束条件は、サーフェス(面)や節点に対して行います。例えば、先ほどの「はり」の場合、左端のサーフェスのX,Y,Zの並進方向の移動を完全に固定して動かないようにします。

 

 

※ 「ソリッド要素」 に対して拘束条件を定義する場合、回転方向の定義は必要ありません。( 回転方向の定義が必要となるのは、「シェル要素」や「ビーム要素」のときとなります。 )

 

 

拘束条件が不足している場合、剛体移動が発生してエラーとなります。剛体移動とは物体が変形せずに、移動したり回転したりすることです。

 

物体が剛体移動しないように拘束条件を追加する必要があります。

 

例えば、先程の「はり」にZ方向の荷重を加える場合、Y方向の並進移動の拘束は必要ないように思えますが、Y方向をフリーにすると剛体移動が発生します。 

 

対称性を利用した場合の拘束条件

形状に対称性がある場合、片方の形状を省略することで、精度を維持した状態で解析時間を削減できます。

 

 

対称性を利用する場合、対称となる境界面に拘束条件が必要となります。
例えば、下図のようにYZ平面に対して、形状が対称となる場合、X方向の並進移動を固定、Y,Z軸の回転移動を固定します。

 

 

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