4.0 部品の連結-b

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1.0と2.0の記事の読了を前提として、操作についての記載を省略している場合があります。
ver1.1.1では近接している面を自動認識する機能が追加されていますが、ここでは使用しません。

###解析内容
<dl>
  <dt>使用ファイル</dt>
  <dd>multi-bar-1.stp　　(注1)</dd>
  <dt>単位</dt>
  <dd>mm-ton</dd>
  <dt>材料物性値:Top</dt>
  <dd>Steel　　(注2)</dd>
  <dd>縦弾性係数：E=212000 [MPa]</dd>
  <dd>ポアソン比：ν=0.293</dd>
  <dt>材料物性値:Base</dt>
  <dd>Aluminum　　(注2)</dd>
  <dd>縦弾性係数：E=70600 [MPa]</dd>
  <dd>ポアソン比：ν=0.343</dd>
</dl>
荷重状態
　a)　 面：圧力 0.1 [MPa]
　　　　TopとBaseの間の初期隙間 = 0 [mm]<b>
　b-1) 面：圧力 0.1 [MPa]
　　　　TopとBaseの間の初期隙間 = 0.5 [mm]
　b-2) 面：変位 Dz= - 0.1 [mm]
　　　　TopとBaseの間の初期隙間 = 0.5 [mm]</b>
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<img width="75%" alt="Fig401.PNG" src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/888272/75259875-2592-fc67-d41e-b276c9033d79.png">
（図のほうにエラッタがありcondBarになっています。正しくはcontBarです。）
<ul>
<li>(注1)</li>このファイルはマルチシェイプのため、ProPoMaxで使うには修正が必要です。
修正済のファイルを<a href="https://drive.google.com/drive/u/2/folders/1j3PD-Ks2W_dTvEu-m0jNoZzfGDIQQz1e"><strong>こちら</strong></a>に置きました。
自分で修正する場合は下記の操作です。
- マルチシェイプStep形式に対応している3D-CADでmulti-bar-1.stpファイルを読み込む。
- Top部品を0.5mm上に移動させる。
- TopとBaseの部品を別々にエクスポートする。

<li>(注2)</li>この値は元の例題での値です。ここでは PrePoMax の Material Library に登録済の近い値の材料を使います。
</ul>

###形状の読込
PrePoMaxの新規起動または新規作業開始をしてください。
unit system:mm,ton,s,℃ に設定してください。

multi-bar-Base.stpをインポートしてください。
オブジェクト・ブラウザのGeometryタブのツリーにSolid_part-1が作成され、グラフィック・パネルには部品が表示されます。

multi-bar-Top_Up.stpをインポートしてください。
オブジェクト・ブラウザのGeometryタブのツリーにSolid_part-2が作成され、グラフィック・パネルには部品が表示されます。

ツリーに表示される名前の変更ができますが、ここでは
・Base部品のインデックス = 1
・Top部品のインデックス = 2
という規則で設定していきます。

###メッシュ作成
Solid_part-1にCreate Meshを実行してメッシュを生成してください。
Solid_part-2にCreate Meshを実行してメッシュを生成してください。
※　番号順に操作してください。

###材料物性値の設定

Material Library から材料物性値を呼び出してください。

　FE ModelタブのツリーのMaterialsの右クリックメニューのMaterial Library。
　メニューバーの場合はProperty→Material library。

　Steel：S185
　Aluminum：1060_Alloy

<img width="75%" alt="Fig402.PNG" src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/888272/55433bcf-7a43-5db9-849d-5d4ec7fe88c4.png">

　ツリーのMaterialsの下に S185 と 1060_Alloy が表示されます。

セクションの設定をしてください。

　FE ModelタブのツリーのSectionsの右クリックメニューのCreate。
　メニューバーの場合はProperty→Section→Create。

　<b>Type</b> = Solid selection
　<b>Properties</b>
　Name = Solid_selection-1 (デフォルトのまま)
　Material =  1060_Alloy
　Region type = Part name
　Part = Solid_part-1

　「OK-New」を左クリック

　<b>Type</b> = Solid selection
　<b>Properties</b>
　Name = Solid_selection-2 (デフォルトのまま)
　Material =  S185
　Region type = Part name
　Part = Solid_part-2

　「OK」を左クリック
<img width="75%" alt="Fig403.PNG" src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/888272/3cb6a982-d4cf-509b-f473-b8dc4b0a4cfa.png">


ツリーのSectionsの下に Solid_selection-1 と Solid_selection-2 が表示されます。

###面の命名
面に名前を付けてください。

　FE ModelタブのツリーのMeshのSurfaces の右クリックメニューのCreate。
　メニューバーの場合はModel→Surfce→Create

1) <b>Properties</b>
　 Name = fix
　 Surface type = Element
　 Region type = Selection
2) Surfaces, edges and vertices
3) 面を選択してください。
4) 「Ok-New」を左クリックしてください。
<img width="75%" alt="Fig404.PNG" src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/888272/9895affe-1a6b-ee27-29b5-0eb54ab62a42.png">

同様にして、あと３つの面の設定をしてください。
３つ目までは「OK-New」　最後の４つ目は「OK」です。
Name = contBase
Name = contBar（図のほうにエラッタがありcondBarになっています。）
Name = load
<img width="75%" alt="Fig405.PNG" src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/888272/b2e23d9d-dd8f-310e-7751-44d42effbfbc.png">

ツリーのSurfacesの下に fix、contBase、contBar、load が表示されます。

###拘束面(相互作用)の設定
相互作用の設定をしてください。

　FE ModelタブのツリーのContraints の右クリックメニューのCreate。
　メニューバーの場合はInteraction→Constrant→Create

1) <b>Type</b> = Tie
2) <b>Data</b>
　 Name = Tie-1 (デフォルトのまま)
　 Position tolerance = <font color="Red">0.5 mm</font>
　 Adjust = Yes (デフォルトのまま)
　 <b>Properties</b>
　 Master region type = Surface name
　 Master surface = contBase
　 Slave region type = Surface name
　 Slave surface = contBar
3) 「Ok」を左クリックしてください。
<img width="50%" alt="Fig406_b.PNG" src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/888272/05cd1765-b705-93d8-53c8-675ff51e3ed0.png">

###解析設定
解析ステップを新規作成してください。

　FE ModelタブのツリーのStepsの右クリックメニューのCreate。
　メニューバーの場合はStep→Step→Createです。

　<b>Type</b> = Static step
　<b>Data</b>
　Name = Step-1 (デフォルトのまま)
　Solver = Default (デフォルトのまま)
　Nlgeom = Off (デフォルトのまま)
　Incrementation = Default (デフォルトのまま)

<img width="200" alt="Fig08.PNG" src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/888272/28f439ba-53a5-b205-174c-dd051bbd162a.png">

固定する面を作成してください。

　FE ModelタブのツリーのStep-1/BCsの右クリックメニューのCreate。
　メニューバーの場合はStep→BC→Createです。

　<b>Type</b> = Fixed
　<b>Properties</b>
　Name = Fixed-1 (デフォルトのまま)
　Region type = Surface name
　Surfaces = fix
　「OK」を左クリック
<img width="50%" alt="Fig407.PNG" src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/888272/01230eee-13ee-e4e4-9a87-91ad9cd36b2d.png">

1.0と2.0の例題では解析ステップ設定のときに固定する面を選択しましたが、この例題のように予め命名しておいた面に対して設定することもできます。

荷重部の設定をしてください。

　FE ModelタブのツリーのStep-1/Loadsの右クリックメニューのCreate。
　メニューバーの場合はStep→Load→Create。

　<b>Type</b> = Pressure
　<b>Properties</b>
　Name = Pressure-1 (デフォルトのまま)
　Region type =  Surface name
　Surfaces = load
　Pressure = 0.1 MPa
<img width="50%" alt="Fig408.PNG" src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/888272/a504927f-0bd9-91aa-8149-48b881d6f936.png">

≪ファイル保存≫
いったんファイルを保存してください。名前は任意ですが、ここでは04_00フォルダーの04_00_b.pmxファイルとしました。

###ソルバー計算
ソルバー計算を実施してください。

###結果の表示
表示例を示します。
Top部品はBase部品に当たっていて、Top部品の先端(-X側)が撓み、接触面には応力が生じています。
また、部品間に隙間がない時の計算と同様の結果になっています。
<img width="75%" alt="Fig409_b.PNG" src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/888272/16224a74-39f5-c417-c514-4978218bb497.png">
<img width="75%" alt="Fig410_b.PNG" src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/888272/9143810b-b4e4-66df-5ba9-46bf7d2b4ffa.png">

### load面が強制変位の場合の計算
≪ファイル別名保存≫
ファイルを別名で保存してください。名前は任意ですが、ここでは04_00フォルダーの04_00_b_2.pmxファイルとしました。

≪強制変位条件の設定・圧力荷重の削除≫
FE ModelタブのツリーのStep-1/BCsの右クリックメニューのCreate。
メニューバーの場合はStep→BC→Create。
　<b>Type</b> = Displacement/Rotation
　<b>Properties</b>
　Name = Displacement_rotation-1 (デフォルトのまま)
　Region type = Selection (デフォルトのまま)
　　　　Surfaces, edges and vertices としてグラフィック・パネルで選択
　U1 = Unconstrained
　U2 = Unconstrained
　U3 = -0.1 mm
　UR1 = Unconstrained
　UR2 = Unconstrained
　UR3 = Unconstrained
　Color = Lime (デフォルトのまま

FE ModelタブのツリーのStep-1/LoadsのPressure-1を選択状態として、右クリックメニューのDelete。
メニューバーの場合は、Pressure-1が選択状態でStep→Load→Create。

###ソルバー計算と結果表示
ソルバー計算を実施して、結果を表示してください。

表示例を示します。
Top部品の上面(load)が0.1mm移動しています。
Top部品とBase部品の接触面に応力が生じています。
（TopとBaseの初期隙間が0.5mmでした。Topが下に0.1mm移動しても本来ならば隙間が残ります。）
<img width="75%" alt="Fig_b_411.PNG" src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/888272/e37c6b02-6174-b262-4dba-2bf3dd4e9f01.png">

≪参考≫
　FE ModelタブのツリーのContraints のTie-1を選択状態として、右クリックメニューのEdit。
　 Position tolerance = <font color="Red">Default</font>
　に変更して、再計算してください。
　この計算結果の表示例を示します。TopとBaseの間に応力が発生していません。
<img width="75%" alt="Fig_b_412.PNG" src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/888272/4a7bce8b-645c-59eb-2893-cb2fa742ada4.png">