【Abaqus】使い方講座その6　引張試験の荷重-変位線図の出力方法

# はじめに

使い方講座その6です。
他の回は以下のサイトにまとめています。
https://qiita.com/yuki_2020/items/d613eedb149cbbd16ce8#%E4%BD%BF%E3%81%84%E6%96%B9%E8%AC%9B%E5%BA%A7%E9%80%A3%E8%BC%89


今回は以下の動画を紹介したいと思います。
内容としては、金属を引張試験して、その時の変位と荷重の出力を得て、エクセルに出力するという解析です。

https://www.youtube.com/watch?v=IqtegpXJOP0



# 学べる事

* 領域全体に変位を与える方法（相互作用：カップリング）
* 引張試験の荷重と変位を得る方法
* プロットする方法
* データをエクセルに出力する方法



# パート

## 押し出し

パートでは「3次元」「変形体」「ソリッド」「押し出し」を選択します。
![image.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/feb21e57-d49d-c8fd-4e9a-bfbefcef7c63.jpeg)


まず、↓のように書きます。
![image.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/9cab3996-9929-b8ec-ddf2-1a21bd5de07d.jpeg)

次に、フィレットの作成を押し、フィレット半径を10にして長さ45と3.5の辺を選択します。
![image (2).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/b541afe7-3330-d136-1e6c-5ce43cf3f622.jpeg)


さらに、35の辺を延長し、
![image (3).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/5f54b032-fada-567e-578d-cd9072a278bb.jpeg)

自動トリムを選択して余計な部分を消します。
![image (4).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/62c6a983-98dc-0b2c-ff3e-7e13dd5c1fa1.jpeg)


さらに左と下にも線を引いて、↓のようにします。
![image (5).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/1e63a9e3-07d0-9fb6-052f-45bc4967835e.jpeg)


「コンストラクションとして設定」を押し、
![image (6).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/30e1efcf-41e5-7704-b01c-f334a9cbe28c.jpeg)

対象の中心線となる先ほど線をひいた左と下を選択します。
![image (7).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/0ea0e201-bb9b-33cb-004d-4a91ada15ebd.jpeg)


「鏡映」を選択し、「鏡映操作のタイプを選択してください」と出るので「コピー」を選択。
![image (8).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/7df49556-4825-26d9-47e2-3c4d51e2c9a6.jpeg)


「鏡映軸をピックしてください」と出るので、先ほどコンストラクションとして設定した軸を選択し、「鏡映するエンティティを選択してください」と出るので、その他のコンストラクションと以外の線をすべてshiftを押しながら選択します。
![image (9).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/2fd917dc-7df3-917b-fb2d-5a9e2ff293e6.jpeg)

すると↓のようになります。
![image (10).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/58a60e99-3421-63f7-55c5-bf5787829a90.jpeg)

同様にして下側にも対称にします。
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/d9992f6f-d384-b387-1591-455277617330.png)



これでスケッチは終了で、厚さを3として完成です。
![image (12).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/6c60550e-91cf-9d75-9692-b630a6ed1ce5.jpeg)


## セルの分割

2:35~

詳しいやり方はこちらの記事を参考にして、
https://qiita.com/yuki_2020/items/126c484d36901203cb71#%E7%B7%9A%E3%81%AE%E4%BD%9C%E6%88%90

「フェイスのパーティション：スケッチ」を使用してこの位置に線を引き、
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/ba61bbba-f01a-c079-df2c-cbef5a623487.png)


「セルのパーティション：エッジの押し出し/スイーブ」セルを作成してください。
![image (14).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/267b6d9b-8471-c96e-63e0-f20548a85b06.jpeg)




## データムポイントの作成
4:10~

「データムポイントの作成：2ポイント間の中間」を選択
![image (15).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/777a7b31-2d32-75b2-2c27-ad588469fe5d.jpeg)

矢印の2点を作成して、上面の中心にデータムポイントを作ります。
![名称未設定 1.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/da6d17b9-76dc-a9e9-e284-631a32adae86.jpeg)

さらに「データムポイントの作成：ポイントからのオフセット」を選択し、先ほど作成した中心の点を選択。
![image (16).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/b1cd137c-ff41-dca6-4b43-7046e056949a.jpeg)


`0.0,10,0.0`としてy方向に10だけ離れたところにデータムポイントを作成します。
さらに、「ツール」→「参照点」からオフセットしたデータムポイントをRPとします。
![image (17).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/b5c88b9d-c14e-8015-0022-6abe7e1ab5d1.jpeg)





# 特性
5:04~


今回はsteelの特性を決めます。


「一般」→「密度」では`7.8E-9`
![image.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/00a2f675-7d2f-2a18-0ee2-ae6bd92e9f17.jpeg)



「機械的」→「弾性」→「弾性」ではYoung率を210000、Poisson比を0.3にします。
![image (1).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/88a75f1d-149f-05a7-37dd-fbdcbae6bb5d.jpeg)




「機械的」→「塑性」→「金属塑性」では、以下をコピペしてください。
```
755	0
809	0.01
829	0.02
842	0.1
895	0.15
922	0.4
953	1
1100	4
```
![image (2).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/550913db-14c3-cc3a-0cf7-5b7adaffed8a.jpeg)




「要素特性の作成」では特に変ず、先ほど作成したsteelの特性を割り当てます。
![image (3).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/ccfab852-2b2f-222c-bd47-aec814a5f6e2.jpeg)

その後要素特性を割り当ててください。

:::note warn
セルを作成しているので、全体を選択していることを確認してください。
:::


# アセンブリ
5:45~

追加するだけです。


# ステップ

## ステップの作成
5:52~

「Static, General」を選択
![image (4).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/69e6dbd0-d812-ddcc-5070-5ba881d338c5.jpeg)

続けるを押し、「基本」のタブでNlgeomをオンに、自動安定化は「散逸エネルギ比を指定する」を選択して値は変えません。
![image (5).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/fcebf8bd-a139-2cf7-bce5-c362f9b4d128.jpeg)


「インクリメント」のタブでは、
最大インクリメント数を100→10000に増やし、

時間増分値は
初期値を1→0.1
最小を1E-05→1E-025
に変更（極端な気がしますが）
![image (6).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/ca889e93-925d-93af-2a8a-4de5e0926dc1.jpeg)



## 集合の作成
6:20~

上のタブから、「ツール」→「集合」→「作成」を選択します。
![image (7).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/cc6099bd-8cdc-85fe-a0a1-be09a1f40dce.jpeg)

「集合の作成」で名前を`RP`にして続けるを選択
![image (9).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/dbf6dea8-3429-e602-5c06-34fa44ec4d5b.jpeg)

その後先ほど作成したRPの点を選択して完了
![image.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/f9a458bd-a6e7-cb43-7954-b30a041dbf41.jpeg)



## 履歴出力
6:35~

「履歴出力要求マネージャ」から作成を選択し、
![image (1).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/0bfa445f-df2b-1ccc-0905-e24eaf97477f.jpeg)


「履歴出力の作成」で続けるを選択
![image (2).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/64586ca2-d8e6-88a4-297e-fd3081e2fcff.jpeg)



「履歴出力要求の編集」では
「領域」を「モデル全体」から「集合」にし、先ほど作成した集合の「RP」を指定します。
さらに、出力変数から、「変位/速度/加速度」→「U,並進と回転」→「U2」にチェックを入れます。
![image (3).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/5e5442ae-182b-0916-c3a1-7b7c89ae74bb.jpeg)


さらに同様にして、
「領域」を「モデル全体」から「集合」にし、先ほど作成した集合の「RP」を指定し
さらに、出力変数から、「力/反力」→「RF,反力および反モーメント」→「RF2」にチェックを入れます。
![image (4).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/1ea1feef-2c5b-f78d-a8ca-b97523a285ee.jpeg)



# 相互作用
7:16~

「拘束マネージャ」から作成を押し、「カップリング」を選択します。
![image (5).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/49ce220e-7ffd-888c-65a8-249dae3043ae.jpeg)

「拘束コントロールポイントを選択してください」と出るので、RP点を選択
![image (6).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/d2469c10-2506-77c8-6b5f-c304b7a0d626.jpeg)

「拘束領域タイプを選択してください」と出るので「サーフェス」を選択し、引っ張る部分の上の部分を選択します。
![image (7).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/5a83743f-27dd-052a-7324-ea08716f0e1d.jpeg)



「拘束の編集」のウィンドウでは特に触りません。
![image (8).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/bb9848dd-f279-4068-1a58-7d2718da30af.jpeg)

そうするとこのように線が出ます。
![image (9).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/e570eef0-ad6a-0c65-fbaa-a5345726c675.jpeg)




# 荷重
7:50~


## 固定側
ステップは「Step-1」である。
「境界条件の作成」から、「対称/反対称/完全固定」を選択し、下の部分を選択し「ENCASTRE」で完全固定します。
![image (11).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/578bbf5d-18ee-952b-81b4-1ba2fd20bbf5.jpeg)



この時、タブの部分で「全部」となっているところを「セル」とすると簡単です。
![image (10).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/e77827bf-247a-d157-0c90-b7342777460e.jpeg)



## 引張側
ステップは「Step-1」である。
「境界条件の作成」から、「変位/回転」を選択し、下の部分を選択しRP点を選択する。
（先ほど「セル」にしていると選択できないので、「全部」に戻しておくこと）
![image (12).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/0a2de838-b9d5-1d7b-c844-b167aa0bc348.jpeg)


「境界条件の編集」ではすべてにチェックを入れ、U2だけは6にして引張を与える。
![image (13).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/1c1ea2e8-873b-cd59-3189-905ebfff10bb.jpeg)




最終的にこうなる。
![image (14).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/64b839a5-fa28-ed5c-e371-4b06c0f6765a.jpeg)



# メッシュ
9:36~


特に触らずに切る


# ジョブ

特に触らずに実行する。


# 結果
うまくいきました。
ただ、メッシュの細かい動画のほうでは、くびれは発生していません。
![image (15).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/01cad8f4-d487-b689-a8ab-645fc0dbd3f6.jpeg)

「共通オプション」から、「表示エッジ」を「特徴線」にすると、メッシュを非表示にできます。
![image (16).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/dd386984-7487-88a8-1430-b9f1a5616fd5.jpeg)




# プロット
11:20~

いよいよ今回の本題です。
「XYデータの作成」から「ODB履歴出力」を選択
![image (17).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/746a3e52-688a-fb10-6238-cf9b3571e368.jpeg)


先ほど追加した
「Reaction force: RF2 at Node 685 in NSET RP」と
「Spatial displacement: U2  at Node 685 in NSET RP」
を選択し、「プロット」を押します。

すると↓のようなグラフが出てきますが、まだ横軸が時間となっており、それぞれがプロットされています。
![image (1).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/2ed524d8-c993-4b3a-f40c-a30031355a7f.jpeg)


先ほどの「XYデータの作成」から「XYデータの演算」を押し、
![image (2).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/2b708449-6aa6-df2a-11c8-86c71dba969b.jpeg)

「演算子」タブから「combine(X, X)」を選択し、
「XYデータ」の中から、U2→RF2の順にダブルクリックして`combine ( "_temp_2", "_temp_1" )`となるようにします。（変数名は変わる可能性があります。）
そして「算術式をプロット」を押します。
![image (3).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/8d3d6b6a-266c-b9e5-9ab4-17061744a504.jpeg)

するとこのように、荷重-変位曲線が描けます。
![image (4).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/7f3e2160-f846-377a-27ac-43b1ab63438b.jpeg)



さらに、「プラグイン」→「ツール」→「Excelユーティリティ」を選択し、
![image (7).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/62bf09b1-bd5d-7dc7-750f-ecd1acf521f0.jpeg)


「ExcelでプロットするXYデータ」で、どちらかを選びます。今回は2つ選んでいますが、同じものです。
![image (5).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/123a47a0-b71b-520d-abe8-f8dd711c0a17.jpeg)


そして出力されたエクセルファイルがこちらです。（グラフは私が作りました。
ちゃんと出力できていることがわかります。）
![image (6).jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/993303/cf98ac96-df89-30d6-b720-deb8858a50a0.jpeg)





# 最後に

以上で引張試験をAbaqus内で模擬する方法がわかりました。
荷重-変位曲線のプロット方法だけでなく、変位と荷重を得る方法など学べたと思います。


ちなみに、「abaqus load displacement curve」と検索すると以下のようにいろいろと出てきます。
また機会がありましたら記事を書くかもしれません。

#### 損傷まで入った

https://www.youtube.com/watch?v=mMV8o-DkJAg

#### 3点曲げ

https://www.youtube.com/watch?v=woRPA3BZEwk


#### き裂

https://www.youtube.com/watch?v=VpQUtwzz0Q0