円柱に等分布荷重をかける方法

[mokumokumokku]

静的応力スタディで円柱を両端固定し、側面に等分布荷重をかけたいです。

構造荷重設定で側面をターゲットに線タックすれば側面に等分布荷重がかかると考え、解析にかけたのですが、解析結果は集中荷重をかけたときの応力の値になっていました。

荷重設定で円柱の側面1面のみを選択した場合、適応される荷重は集中荷重となるのでしょうか。また、静的応力スタディで等分布荷重を設定する方法を教えていただきたいです。

不慣れなものですみませんが、何卒よろしくお願いいたします。

[adachitech7]

@mokumokumokku さん、

少し荒いやり方ですが集中荷重と分散荷重でそれぞれ計算してみました。

こちらが集中荷重の場合の応力と変位です。

そしてこちらが分散荷重の場合の応力と変位です。

この結果からするとそれぞれ違う値が出ているようです。

集中荷重の解析はどのような条件でやられたのか教えていただけますでしょうか？

[mokumokumokku]

@adachitech7 

ご返信ありがとうございます。

私が行った解析は、円柱の底面の半径が1.5㎜、長さ7.5㎜、マテリアルが「ステンレス鋼 316L」、拘束方法は円柱の両端面を完全固定、荷重は以下の画像のように、構造荷重で円柱の側面一面のみをターゲットとし、z軸の負の方向に11N設定しました。

この荷重設定では円柱の側面に11Nの等分布荷重がかかる設定だと思い、理論値と比較したところ、理論値の最大応力が約19.4MPaに対して、解析結果は約4.5MPa（特異点を避けると約3.7MPa）と差がみられました。

そこで、この荷重設定が集中荷重の場合の理論値と比較したところ、理論値の最大応力が約3.8MPaであり、解析結果の値と近い値でした。よって、この荷重設定は円柱の真ん中の部分のみに荷重がかかる集中荷重なのでしょうか。

[adachitech7 · Accepted solution]

@mokumokumokku さん、

両端の応力では評価が難しそうだったので中央部の応力で代替することにしました。

両端固定の丸棒の場合の計算式です。

中央部の曲げ応力は約1.3MPaとなりました。

メッシュサイズを絶対値で0.3mmから0.03mmまで細かくして計算させました。

解析結果です。

これを見ると大体1.38MPaぐらいで収束するようです。理論値とほぼ同等の結果が出ていると判断してもいいのではないでしょうか。ここからさらに追い込むとすると荷重をかける範囲を円筒面全体ではなく、上部の一部とかにするといいのかもしれません。

データとExcelシートを添付しておきます。

[adachitech7 · Accepted solution]

@mokumokumokku さん、

円筒面の上部を分割しました。

メッシュサイズを細かくするとほぼ理論値と同じ値になるようです。

[mokumokumokku]

@adachitech7 さん

私の理論値の計算に一部間違いがあったのと、両端付近で応力の評価をしていたのが原因でした。

ご教授いただき、ありがとうございます。