中立メッシュの板厚計算と適用

中立メッシュとソリッドは、HyperMeshセッションから手動で選択または、外部形状データまたは有限要素ソルバーデックを入力として選択することもできます。

図 1. 一般的な要素表示法による有限要素および形状

中立メッシュ上の板厚を計算して割り当てます。

1. 板厚出力を選択します。

   出力	内容	ソルバープロファイル
   Nodes	板厚を複数のnode cardに割り当てます。	Abaqus
   Elements	1つの板厚をelement cardに割り当てます。	Abaqus LS-DYNA PAM-CRASH 2G（TSHELLおよびSHELLカードイメージ） Radioss
   Nodal thickness on elements	各節点用に要素に複数の板厚を割り当てます。	LS-DYNA Nastran OptiStruct
   Properties on elements	複数要素の集まりに対してプロパティを作成し、そのプロパティに板厚を割り当てます。	Abaqus Nastran OptiStruct Samcef
   Properties on components	複数要素の集まりに対してコンポーネントとプロパティを作成し、各プロパティに板厚を割り当て、プロパティを対応するコンポーネントに割り当てます。元のコンポーネントがコピーされるので、関連情報と属性が維持されます。	Abaqus ANSYS LS-DYNA Nastran OptiStruct Samcef
   Select card image Select property/section card image Select property card image	関連する板厚の割り当てに使用するカードイメージを選択します。 この値は、選択されたソルバープロファイルと板厚出力のタイプによって変わります。	Abaqus ANSYS LS-DYNA OptiStruct Radioss
   コンポーネント Contact thickness	PART上に板厚 / 接触板厚を割り当てます。	PAM-CRASH 2G
   Prefix	プロパティ名を作成するためのプリフィクスを定義します。	Abaqus ANSYS LS-DYNA Nastran OptiStruct PAM-CRASH 2G

2. 板厚のオプションを定義します。

   オプション	動作
   Minimum thickness/Maximum thickness	計算された板厚を割り当てる板厚を定義します。 計算された板厚を割り当てる際の最小板厚を指定するには、Minimum thicknessチェックボックスを選択します。 計算された板厚を割り当てる際の最小板厚を指定するには、Maximum thicknessチェックボックスを選択します。
   Assign offset to elements/sections	要素が選択された形状の中央部に存在しない場合にその要素のオフセット値を割り当てるには、Assign offset to elements/sectionsチェックボックスを選択します。 図 2. 2D Detailed Element Representation = オン、Element Offset = オフ. メッシュが形状から逸脱しています。中立メッシュの節点は、メッシュコーナーから等距離にありますが、形状のコーナーからは等距離にありません。 図 3. 2D Detailed Element Representation = オン、Element Offset = オン. オフセットによってメッシュが形状にマッチしています。ただし、最初の中立メッシュの節点は形状に対して相対的に変化していません。
   Assign average thickness to element groups	個々の要素の板厚値を、要素のグループのほぼ平均値とするには、Assign average thickness to element groupsチェックボックスを選択します。 注: Thickness outputがElementsに設定されている場合のみ利用可能です。 図 4に示すような板厚のバリエーションがあるモデルについて考えてみます。板厚を要素に割り当てると、デフォルトでは、非常に大きく変化する分布になります。 図 4. 要素の各行に異なる板厚が割り当てられ、ソリッドが正確に捉えられていても、板厚はさまざまになります。 Assign average thickness to element groupsを有効にすることで、類似する板厚の要素がまとめられ、各グループに平均板厚が割り当てられます。図 5では、モデルの中央領域には1つの板厚が割り当てられ、右側のセクションに割り当てられるステップが減っています。捉えられたモデルの精度は落ちています。 図 5. 注: これは、Thickness outputオプションをProperties on elementsまたはProperties on componentsに設定した場合のデフォルトの動作です。
   Maximum thickness range interval	同じような板厚の要素をグループ化する方法をコントロールします。 相対間隔値を指定するには、Rel（相対間隔値）を選択します。これは各板厚バンドの相対的な幅を定義します。 例えば、Relに0.2という値を入力したとします。最小板厚の要素から始まって、1つのグループ内の最大板厚と最小板厚の差がその最大板厚の0.2倍を超えないように、類似する板厚の要素がグループ化されます。グループ内の要素の板厚の値が平均化され、グループ内のすべての要素（またはそのプロパティ）に割り当てられます。 グループ内の板厚の範囲の限界（カットオフ）として使用する値を指定するには、Abs（絶対間隔値）を選択します。 この値を0.5にした場合、グループ / プロパティ内の板厚の最大値と最小値の差は、最大で0.5になります。 値を小さくすると、作成されるプロパティの数が増え、捕捉される板厚のバリエーションの精度を上げることができます。 図 6. . Assign average thickness to element groups: オン / Maximum thickness range interval：Rel = 0.5 図 7. . Assign average thickness to element groups: オン / Maximum thickness range interval：Rel = 0.2 注: Assign average thickness to element groupsが有効な場合、またはthickness outputがProperties on ElementsまたはProperties on Componentsに設定されている場合に利用可能です。
   Fixed interval with start thickness	一定の間隔で板厚のプロパティをコントロールします。 Start thickness欄に必要な板厚の値を入力し、Interval欄に板厚間隔値を入力します。すべての要素は、start thickness値から始まって、interval値で指定された固定値で板厚が増分するように、プロパティ / コンポーネントにグループ化されます。
   Truncate thickness to range interval	板厚の値は、Maximum thickness range interval欄に入力された値と同じ小数桁数になるように切り上げまたは切り捨てが行われます。 3つのモードを利用できます。Automaticでは最適な切り上げまたは切り捨てが決定されます。

3. 計算時のログを指定されたファイルに保存するには、Save log fileチェックボックスを選択します。
4. 高度なオプションを定義します。

   オプション	動作
   Correction method	板厚を正しく計算できなかった要素または節点に対して実行する修正方法を選択します。 隣接する要素 / 節点の板厚から適切な板厚を補間するには、Interpolate from Neighborsを選択します。 最大または最小板厚が指定されている場合に、それを修正する要素に割り当てるには、Adjust to min/max valuesを選択します。
   Scaling at corners [0,10]	T接合またはコーナー近くの板厚値が補間されている場合に使用するスケーリングファクターを入力します。 1より小さい値が指定された場合、接合部 / コーナー部により近くなるにつれて板厚が線形に減少します。ゼロが指定された場合、質量保存により板厚を概算します。これが1に設定されている場合、板厚はスケールなしで外挿 / 内挿されます。1より大きい値が設定されている場合、結合部により近くなるにつれて板厚が増分されます。 Correction methodがInterpolate from Neighborsに設定されているときにのみ設定可能になります。 図 8. corners = 0でスケールThickness Contourを適用一般的な要素表示法 図 9. corners = 0でスケール、Thickness Contourを適用、2D Detailed Element Representation 図 10. corners = 1でスケールThickness Contourを適用一般的な要素表示法 図 11. Scaling at corners = 1Thickness Contourを適用2D Detailed Element Representation
   Max midmesh / solid angle [0.1,90]	カットオフ角度を度数で入力します。 中立面メッシュがソリッドと成す最大角度（0から90）で、求められた板厚がこれを超える場合無視され、修正されます。 以下の図では、中立面は青で、ソリッドは黒で表示されています。最初の図では、中立面とソリッドは緩やかな角度を形成しています。しかし、２番目の図では、中立面とソリッドはより大きな角度を形成しています。この領域が交差位置でソリッドエッジにある場合、またはソリッドに乱雑な部分が含まれる場合は、計算された板厚を無視し、周囲の値から補間することが望ましいことがあります。 図 12.
   Max thickness gradient [0, 10]	隣接する板厚値の変化を計測し、傾斜を制約します。 ２つの隣接する計測位置の間での板厚の差の最大値を、位置間の距離のファクターとして入力します。指定可能な値の範囲は0から10までです。 以下の図では、平面領域の逆側に、考慮しなくて良い可能性のある小さいボスがあります。Max thickness gradientを定義することで、2つの位置における板厚の差の2つの位置間の距離に対する比率のカットオフが指定されます。比率が指定された値よりも大きい場合、測定された板厚は廃棄され、その近隣の板厚から補間されます。 図 13.
   Max relative faceting error	ファセット形成計算中に使用する最大関連ファセット形成エラーを入力します。 HyperMeshがソリッドの近接を計算する際、サーフェス形状によって計算するわけではありません。実際には、形状のテッセレーションを使用した近似（ファセット）によって計算されます。湾曲した形状の場合、ファセットはジオメトリに正確に一致しないことがあり、板厚が計算され、ファセットエラーが発生します。Max relative faceting errorを定義することで、板厚を推測するファクターとして使用されるテッセレーションの精度をコントロールすることができます。Max relative faceting errorは、板厚推測のためのファセットの最大エラーの比率です。この値を超えた場合、形状をより厳密に捕捉するためにファセットは、更に細かくされます。
   Max search distance	近接ソリッドを検索する際の最大距離を入力します。この値は、誤った板厚値の推量を修正するために考慮される許容可能な板厚値の最大距離を制限するのにも使用されます。また、このオプションは、アルゴリズムが中立面メッシュに近接ソリッドを超えた不正な板厚を割り当てるのを制限します。
   Do not assign thickness to midmesh outside solid	ソリッドの外側となる中立メッシュに板厚を割り当てません。

5. Calculate Thicknessをクリックします。

中立メッシュの表示設定を定義します。

中立メッシュの表示設定を定義します。

オプション	動作
Element coloring by thickness	Element Color modeをBy Thicknessに設定すると、板厚のコンターが表示されます。 図 14. 2D Detailed Element Representation - Thickness Contour適用
2D detailed element representation	中立面メッシュ要素は、与えられた板厚を深さとして2Dで表示されます。 図 15. 2D Detailed Element Representation 個々の節点または要素に板厚を割り当てます。要素に異なる板厚を割り当てることができます。2D Detailed Element RepresentationオプションをVisualizationツールバーから選択することでグラフィックス領域内に要素および節点板厚の両方を可視化することができます。 2D Detailed Element Representationの挙動は、割り当てられた板厚によって異なります。たとえば、コンポーネントで要素板厚を割り当てた場合、要素板厚表現が表示されます。要素節点にい節点板厚を割り当てた場合、ここの節点板厚のプロットが表示され、１次または２次の三角形および四角形要素を確認することができます。節点板厚を割り当てた場合、By ThicknessオプションをVisualizationツールバーから選択すると、各節点の値が表示されます。節点板厚を割り当て、offsetオプションをオンにした場合、節点からの要素板厚が計算され、要素がオフセットされ、このオフセットされた要素上に2D Detailed Element表現がプロットされます。 制約事項: 現在、この新機能は均一でない板厚の複合材はサポートしていません。
Highlight corrected elements	ソリッドから板厚を計算できず、修正法が適用された要素をハイライト表示します。 図 16. 2D Detailed Element Representation - 修正された要素のハイライト表示