ブログ第５号 軸対称モデル（その２）

■管をフランジで繋ぐ

両端がフランジになっている管を繋ぐ。管には１０（ｋｇｆ/ｍｍ２）の
圧力の流体が流れているケースを仮想する。

★管　　　：　Φ１５０ｍｍ
★フランジ：　板厚１０ｍｍ、８本ボルト締結
★材料　　：　管、フランジともSUS
★内圧　　：　１０ｋｇｆ/ｍｍ２
★固定　　：　両フランジは「ボルト部のみで完全に固定」


■接触モデル使用の有無による結果の違い

（１）接触モデル　不使用

解析時間は、約２０分





これは、非現実的な解析結果であるが計算結果を得ることが簡
単であり、より精度の高いモデルへのステップになる。さらには、
多くの予備的な情報を得ることができる。

フランジ・パイプの設計のみならず、フランジ用のパッキンやＯリングの選定、設計に利用できるような結果を得ることができた。


（２）接触モデル　使用

解析時間は、約３０分





接触などの便利なモデルを利用することで、より現実的な結果を
得ることができる。

フランジ口開きの違いなども解析することができ、より失敗の少な
い設計が可能となる。

ブログ第４号 軸対称のモデル

■管をフランジで繋ぐ

両端がフランジなっている管を繋ぐ。管には１０（ｋｇｆ/ｍｍ２）の
圧力の流体が流れているケースを仮想する。



軸対象、且つ、管の長手方向対象性を考慮したモデルとした。
この状態の静的な強度解析を実施してみた。

では、簡単に条件を決めておく。

★管　　　：　Φ１５０ｍｍ
★フランジ：　板厚２０ｍｍ、８本ボルト締結
★材料　　：　管、フランジともSUS
★内圧　　：　１０ｋｇｆ/ｍｍ２
★固定　　：　両フランジは「ボルト部のみで完全に固定」

メッシュは、コンピュータ任せの６面体とした。





■解析結果

（１）管の膨張による管部の応力が最も高い。




（２）最大応力部は、管部膨張による力、フランジ部の維持力が
拮抗する部分




（３）ボルト締結力



「固定部の反力」により、ボルト締結力を知ることができる。


■結果の出力を合わせて、解析時間は１２分。

管部の膨張は、材料力学の理論式から求めることができる
が、フランジがある場合は不可能。

ＣＡＥを利用することで、管の選定、ボルト締結力、触れなか
ったがフランジ変形量を見ることでＯリングやガスケット、パッ
キンの選定もできるようになる。

簡単のため、フランジを固定している側、は剛体としてモデル化
しているし、フランジは自由に変形するようモデル化している。実
際に近づけるモデル化をしてみることにする。

 

ブログ第３号 とても簡単なモデル（その２）

■立方体の押しつぶし

立方体を定盤の上に乗せて上から圧縮し、押しつぶす状況のモ
デルを考える。そのときの応力（分布）は、底面ではコーナーの応
力が高い結果となった。

さてこの問題、立方体が定盤にしっかり固定されている条件を利
用したが、実際にはどうだろうか。

荷重をかける上面、定盤と接地する底面、接地条件（摩擦）に依
存する可能性はないだろうか。それによって、コーナーの応力は
どうなるだろうか。

では、条件の変更をして解析をしてみる。

　★　立方体：　１０ｃｍ角
　★　材　料：　一般的な、スティール（鋼）
　★　圧縮力：　上から、１００ｋｇ
　★　定　盤：　定盤は動かない

追加（修正）の条件オプションとして、

　★１　上底面：　摩擦はなく、「自由」に動く
　★２　上底面：　金属摩擦に応じて動く

■解析結果

　★１　上底面：　摩擦はなく、「自由」に動く、場合

　★２　上底面：　金属摩擦に応じて動く、場合

これらは、約２６分の解析時間が掛かった。

このような条件のパラメトリック実験は、潤滑剤などと利用に
より可能であるが、到底３０分では実施はできないし、歪の計
測だけでも結構難しい。

こういう点がＣＡＥの良いところである。