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No.81969 シェル要素とソリッド要素

2010-01-13 22:53 投稿者: sena リンク:

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はじめて投稿させて頂きます。
解析の業務についてからまだ日は浅く、ソリッド要素とシェル要素の使い分けが
よく分かっておりません。
シェル要素はどのくらいの板厚までを表現でき、
ソリッド要素はどのくらいから使用するのでしょうか。
おもに治具等の強度解析を行っております。
鉄といっても薄いものから厚いものまで使用しており、角パイプも使用します。(例えば0.6~12.0mm)
ご教授頂けないでしょうか。

No.81977 Re: Re: 10832 シェル要素とソリッド要素

2010-01-16 12:22 投稿者: 通りすがり2号 リンク:

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シェル要素は、厚さ方向に1要素でも薄い板の曲げを精度よく表現できますが、
ソリッド要素を用いて同程度の精度を得ようとすれば、厚さ方向に少なくとも3要素分、
できれば5要素分以上はメッシュ分割する必要があります。

ソフトによっては、厚さ方向に少ないメッシュ分割でも精度よく曲げを表現できる
「想定ひずみ法」と呼ばれる機能が導入されている場合もありますし、
見た目はソリッド要素ですが、内部的にはシェル要素の定式化を使用した
「ソリッドシェル要素」と呼ばれる要素が導入されている場合もあります。
ただ、通常は、厚さ方向に複数層のメッシュ分割をしても解析実行できるだけの
計算環境がない場合を除いては、シェル要素でモデル化することになると思います。
(大手自動車メーカーでは、自動車のボディをすべてソリッドでメッシュ分割した
数百万から数千万要素レベルのモデルをスパコンで解くような事例もあるようです。
CADデータで中立面をとってシェルモデルを作成するよりは、自動でソリッドメッシュ
を作成し、スパコンで解いたほうが短期間で結果が得られるため、結果として
費用対効果が高いという判断のようです。)

senaさんが気にしておられる「シェル要素はどのくらいの板厚までを表現できるか」
については、senaさんが想定されている解析対象物の板厚方向にの応力が
どのように分布しているかにもよるのではないでしょうか?
仮に線形分布ならば一般的なシェル要素でも表現できるはずですし、
線形分布ではなくても、板厚方向に複数の積分点を持つような要素を使えば
ある程度表現できると思います。

No.81975 Re: Re: 10832 シェル要素とソリッド要素

2010-01-15 12:05 投稿者: jjishii リンク:

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> シェル要素はどのくらいの板厚までを表現でき、
> ソリッド要素はどのくらいから使用するのでしょうか。
> おもに治具等の強度解析を行っております。
> 鉄といっても薄いものから厚いものまで使用しており、角パイプも使用します。(例えば0.6~12.0mm)
> ご教授頂けないでしょうか。
> シェル要素はどのくらいの板厚までを表現でき、
> ソリッド要素はどのくらいから使用するのでしょうか。
> おもに治具等の強度解析を行っております。
> 鉄といっても薄いものから厚いものまで使用しており、角パイプも使用します。(例えば0.6~12.0mm)
> ご教授頂けないでしょうか。

樹脂などの型モノ・鋳物等でなく、板材であるなら、断然にシェルがお勧めです。
ソリッドの方がしくじり易いようです。ちゃんとやれば良いのでしょうが。

CADがソリッド主体=ソリッドで実施。その失敗相談を時々受けます。

角パイプ部分はソリッドで混合が良い思います、6自由度節点ない場合、
曲げ伝達でシェルを1メッシュ分ソリッドにめり込ます等、策が入ります。

No.81972 Re: Re: 10832 シェル要素とソリッド要素

2010-01-15 09:58 投稿者: 通りすがり リンク:

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> 解析の業務についてからまだ日は浅く、ソリッド要素とシェル要素の使い分けが
> よく分かっておりません。
> シェル要素はどのくらいの板厚までを表現でき、
> ソリッド要素はどのくらいから使用するのでしょうか。

実際の板厚で決まるものではありません。
自動車の世界ではt10.0は超厚板ですが、船舶の世界では厚板ではないでしょう。
解析対象が何で、どのような解析で、どのような結果が必要かによって選択するものです。
同じ部品を解析するにしても梁要素にする時もあればシェルにする時もあるしソリッドにする時もあります。

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