コルゲートテーパーチューブの準静的圧縮のシミュレーションのための有限要素モデリング

パーツをインポートして作成するには、有限要素ソフトウェアを開きます。「ファイル」を左クリックし、「インポート」を選択し、「パーツ」を選択して、パーツ ST をインポートします。ファイル ST を選択し、このパーツに ST という名前を付けます。次に、パーツ Bottom Plane を作成します。

Create Partを左クリックし、Shapeに移動してShellを選択します。このパーツに「Bottom Plane」という名前を付け、「Continue」を左クリックします。円、中心、周囲長を作成し、原点を中心とし、半径 20 ミリメートルの円を描画します。

参照点 Set-4 をパーツの底面に追加します。同様に、上面を作成し、参照点Set-5をパートの上面に追加します。次に、[Create Material] を左クリックします。

一般(General)に移動し、密度(Density)を順番に選択し、質量密度(Mass Density)の下に 10 の 7.85 倍をマイナス 9 の累乗で入力します。Mechanicalを左クリックします。[弾力性] を選択し、次に [弾性] を順番に選択します。

また、ヤング率とポアソン比の下で、それぞれ185、000、0.3を入力します。次に、[Mechanical]を左クリックします。「塑性」(Plasticity) を選択し、「プラスチック」(Plastic) をクリックします。

降伏応力と塑性ひずみにデータを入力します。[セクションの作成]を左クリックします。[カテゴリ] に移動し、[シェル] を選択して、[続行] を左クリックします。

シェルの厚さ(Shell thickness)で、節点分布(Nodal distribution)を選択します。[分析フィールドの作成]を左クリックします。[式フィールド] を選択し、式を入力します。

Assign Sectionを左クリックします。インターフェースからSTを選択し、[完了]を左クリックしてから[OK]をクリックします。次に、パーツを全体に組み立てるには、[インスタンスの作成]を左クリックします。「ST」、「Bottom Plane」、「Top Plane」を選択し、「OK」を左クリックします。Rotate Instanceを左クリックし、Bottom PlaneとTop Planeを選択し、回転軸の始点000と終点100を順番に入力します。

[回転角度] に「90」と入力します。「Create Step」を左クリックし、「Dynamic」、「Explicit」の順に選択し、「Continue」を左クリックします。[Time period] に「0.05」と入力し、[OK] をクリックします。次に、[Create History Output] を左クリックし、[Energy] を選択します。

[Create History Output] を左クリックし、[Domain] に移動して [Set-5] を選択します。[出力変数] に移動します。RF2 U2と入力し、[OK]を左クリックします。次に、接触のプロパティ、タイプ、および上面と下面を剛体として設定します。

Create Interaction Propertyを左クリックします。[接触]を選択し、[メカニカル]に移動して、[接線動作]を選択します。Friction formulationの下でPenaltyを選択し、Friction Coefficientの下で0.2と入力します。

「インタラクションを作成」を左クリックします。「一般連絡先」、「明示的」を選択し、「グローバル・プロパティー割り当て」で「indProp-1」を選択します。Create Constraint を左クリックします。

タイプ(Type)でリジッド ボディ(Rigid body)を選択し、底面(Bottom Plane)と上面(Top Plane)を選択します。底面を固定し、上面で下向きの読み込み速度を毎秒500ミリメートルに設定するには、境界条件の作成を左クリックします。選択したステップのタイプ(Types for Selected Step)で、変位(Displacement)または回転(Rotation)を選択します。

Set-4 を手に取り、すべての方向に 0 を入力します。Create Boundary Conditionを左クリックします。選択したステップのタイプに移動します。

「速度」または「角速度」を選択します。Set-5 をピックアップし、V2 の下にマイナス 500 を入力し、反対方向に 0 を入力します。Seed Partを左クリックし、Approximate global sizeの下に0.8と入力し、By absolute valueの下に0.08と入力します。

Mesh Partを左クリックし、Yesを選択します。Assign Element Typeを左クリックし、パーツを選択してDoneを選択します。[Element Library]で[Explicit]を選択し、[OK.To をクリックして計算を送信し、結果をエクスポートし、[Create Job]を左クリックして計算するモデルを選択し、[Continue]をクリックします。

Job Managerを左クリックし、計算するモデルを選択して、Submitを左クリックします。計算用に完成したモデルを選択し、[結果]を左クリックしてビジュアライゼーションに入ります。STの変形モードは、視覚化から取得されます。

厚さ変動係数kの増加に伴い、STの変形モードは横方向の伸縮から軸方向の漸進的な折り畳みに変化しました。CTチューブの変形モードは、ひし形の順送金折りから円形の順送金折りに変更されました。DTチューブは常に横方向の膨張と収縮モードを維持していました。

ピーク破砕力が大幅に減少し、力変動の振幅が小さくなりました。k値が高いほど、座屈は荷重端に近づくほど発生し、プラスチック折り畳みの断面厚さが小さくなります。そのため、ピーク破砕力も減少しました。

エネルギー吸収と比エネルギー吸収は大幅に増加しました。そして、kの増加とともに破砕力効率が向上しました。同時に、薄肉チューブのエネルギー吸収は、k値の増加に伴ってわずかに変化し、それにより破砕力効率も向上しました。

3Dプリントされたステンレス鋼CTでk値がゼロの準静的圧縮実験では、実験とシミュレーションの力-変位曲線がよく一致し、変形パターンがほぼ同一であることが示されました。