PrePoMax Ver2.0の操作メモ（接触の練習）

## はじめに
先日の記事

https://qiita.com/_Moony/items/a21c5a5017c428306c40

の解析では、「門型フレームが床に接する部分の上下方向の変位を0とする」という境界条件を設定していましたが、今回は、この条件の代わりに、「門型フレームが床（プレート）に接している」という条件を設定して解析を行いました。

## 操作メモ
PrePoMaxを起動して「New model」をクリックします。単位系で「mm, ton, s, ℃」を選択し（デフォルトで選択されていると思います）「OK」をクリックします。
ここで、解析で用いるモデルは以下のアドレスのframe1-4.stepとBasePlate.stepです。

https://github.com/repositoryfiles/Frame-model

「Import file」をクリックして、これらのモデル（frame1-4.stepとBasePlate.step）を読み込みます。
![二つのファイルの読み込み.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/7740c3c5-30f6-1dfe-2b67-56b6a0745371.jpeg)

メッシュを作成します。「Mesh Setup」右クリック「Cerate」でダイアログを表示させ、「Meshing Parameters」で「Mesh size」のMax element sizeを2.5mmにします。この2.5mmという値は過去の記事のメッシュサイズと同じにするためです。shiftキーを押しながら二つのモデル（フレームとプレート）をクリックして選択した状態にして、ダイアログの「OK」をクリックします。
![SelectedMeshingParamters_AllSelected.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/49c2fb2b-ff91-45c5-d5a7-14e2c1915c93.jpeg)

Solid_part-1とSolid_part-2を選択して右クリックでメニューを表示させ「Create Mesh」をクリックします。
![CreateMesh.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/54484d4a-0319-59ef-1117-17115dca5dad.jpeg)

「Material」右クリック「Create」でダイアログを表示させて、ElasticityのElasticを⇒で右の枠に移動させてから、材料のヤング率とポアソン比を設定します。ここでは鋼材の一般的なヤング率とポアソン比としました。
![CreateMaterial.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/112d806d-c7ca-1635-7917-cb317a82fa56.jpeg)

「Selections」右クリック「Cerate」でダイアログを表示させ、Typeを「Solid Section」として、二つのモデル（フレームとプレート）をクリックして選択した状態にして、ダイアログの「OK」をクリックします。
![CreateSection-Frame.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/96c56d7c-1eb4-0fc5-5317-281b459edea9.jpeg)

フレームとプレートで接触する面に名前を付けます。まず、プレートの上面に名前を付けます。「Surface」右クリック「Create」でダイアログを表示させ、「Name」をSurface-Plaetとして、プレートの上面を選択してからダイアログの「OK」をクリックします。
![Surface-Plate.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/2251044e-ea33-1cd0-1fdb-4ee8e34fe472.jpeg)

次いで、フレームの底面に名前を付けます。フレームの底面を選択できる状態にするため、下図のようにしてプレートを非表示にします。
![Plate非表示.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/3aa22bce-5a2b-9dc6-09b6-5b27be159c6a.jpeg)

「Surface」右クリック「Create」でダイアログを表示させ、「Name」をSurface-Frameとして、フレームの底面を選択してからダイアログの「OK」をクリックします。
![Surface-Frame.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/8ebc9389-09af-b840-aace-06034bf4de0f.jpeg)

「Contact」右クリック「Create」でダイアログを表示させます。
![Contacts-SurfaceInteractions-Create.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/fa58ff58-364b-150f-2041-2a76dc591591.jpeg)

接触の条件を設定します。AvailableからSurface BehaviorとFrictionを⇒で右の枠に移動して、それぞれのPropertiesを設定します。ここでは、以下のダイアログのように設定しました。
![CreateSurfaceInteraction-SurfaceBefavior.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/42af3d45-faf8-ba25-abcf-2da845bdc3bf.jpeg)

![CreateSurfaceInteraction-Friction.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/471a385a-262c-14c4-35de-5a00ad9a09b2.jpeg)

次いで、接触面を設定します。「Contact Pairs」右クリック「Create」でダイアログを表示させます。
![ContactPairs-Create.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/1b457974-95bd-66c1-8f04-a6e8c5404433.jpeg)

Master RegionとSlave Regionに、先ほど名前を付けた面を設定します。ここでは、Masterはプレート、Slaveはフレームに設定しています。
![CreateContactPair2.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/035c3a35-c710-c4ff-83fb-7db520c05a18.jpeg)

「Steps」右クリック「Create」でダイアログを表示させます。
![Steps-Create.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/01df4f29-6773-3726-b3e7-909036dba510.jpeg)

Static Stepを選び、「OK」をクリックします。
![CreateStep.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/61ece508-fb1e-510b-dfdd-380ed64c485c.jpeg)

「BCs」右クリック「Create」でダイアログを表示させます。
![BCsCreate.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/79214b38-dd2c-4156-d69a-8c71073f737c.jpeg)

Displacement/Rotarion でフレームの対称面の変位を0に設定します。
![BC1.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/3c109430-c960-8954-2ddc-42eff381b4bb.jpeg)

![BC2.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/b4459f2c-80ec-7efc-d4bf-6740b53b7a37.jpeg)

さらに、プレートの裏面を固定します。
![BC3.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/8bd265e2-3dee-eaef-f740-4e2a8086ef6c.jpeg)

荷重を加えます。「Loads」右クリック「Create」でダイアログを表示させます。
![Loads-Create.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/da886445-bb86-fe83-3e52-a1e5153b8e97.jpeg)

フレームのエッジの各接点に下向きに12.2Nの荷重を加えます。このエッジには41個の節点があり、各接点に12.2Nずつ加えると、エッジにかかる全荷重は12.2N×41≒500Nになります。
![CreateLoad.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/21b1fc61-4361-05a0-1022-f214519f1cd2.jpeg)

解析を実行する準備ができましたので、「File」「Save As」で名前を付けて保存しておきます。
![名前を付けて保存.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/d89307cc-3080-cbc2-1fb4-1245a4498756.jpeg)

解析を実行します。「Analysis(1)」-「Analysis-1」右クリックでRunをクリックします。
![Analysis1-Run.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/372ce100-1776-ae60-d4c3-16e684eefab3.jpeg)

Overwriteの警告が表示されたら、「OK」をクリックします。
![Overwrite-yes.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/271cce61-f9c7-5e41-64c4-0fcaff249d50.jpeg)

解析中はダイアログが表示されます。解析が終了したら「Results」をクリックします。
![解析終了-Resultsをクリック.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/804ff1e6-9b02-9c6a-fba8-e81ad9e70f7c.jpeg)

次の警告が表示されたら「はい(Y)」をクリックします。
![警告をYes.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/d728c440-f914-76d4-d1b9-e5f7ebd4c5a4.jpeg)

解析結果が表示されます。
![結果U3.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/9d669bdf-6ee3-65cf-0c13-b7049ee1e86e.jpeg)

![結果S11.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/4f992785-9c35-f3e1-1e62-72b1a93eb0cf.jpeg)

これらの結果を見ると、前回の結果に比べて変位や応力の値がやや小さくなっていますが、これは、接触面による摩擦のためと考えられます。試しに、以下のように摩擦係数「Friction coefficient」を小さくして再解析すると
![摩擦係数を小さくして再解析する.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/5dc46cf9-507b-ea49-a79a-e497206ba09a.jpeg)

前回の結果とほぼ同じ変位や応力の値が得られます。
![再解析の結果U3.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/8965e851-0725-54f5-afaa-b52be96e2b54.jpeg)

![再解析の結果S11.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1729073/91b7cff0-c4d6-ce75-d261-2f3774af8a3f.jpeg)

## 参考文献
- PrePoMax使用法解説-6.1 接触解析の基本(摩擦あり)
https://qiita.com/Sagittarius_Chiron/items/45ed17b099a280e4a3d3

ご参考になれば幸いです。