貫通 / 交差の管理

Penetration Checkツールで、貫通および交差する要素のコンポーネントまたはグループをチェックします。

貫通および交差は、個々に、もしくはまとめて使用することができます。貫通とは、シェル要素の材料板厚の重なりとして定義され、交差とは、互いに通過している要素として定義されます。

  1. メニューバーから、Tools > Penetration Checkを選択します。
    制約事項: RadiossLS-DYNAおよびPAM-CRASHユーザープロファイル使用時のみ利用できます。
    Penetrationsブラウザが開きます。
  2. 貫通チェックを設定し、交差 / 貫通をチェックします。
    1. Penetrationsブラウザでをクリックし、collision setupウィジットを起動します。
    2. Check Type欄でチェック項目を選択します。
    3. Entity type欄で、チェックされるエンティティタイプを選択します。
    4. Selection欄で、接触(グループ)または要素を選択します。
      複数の接触を選択することで、ソルバーのルールに従った貫通チェックが実行されます。貫通要素が見つかった場合、その結果がPenetrationブラウザに表示されます。結果は、貫通候補選択に使用されたエンティティタイプに関わらず、コンポーネントペアごとに表示されます。
    5. Minimum penetration depthを使用して、貫通深さの値が低い貫通を除外します。
    6. Thicknessオプションを選択します。
      制約事項: コンポーネントチェックでのみ利用可能です。
      • Component/Elements thicknessを選択すると、調整を適用せず、コンポーネント内の各要素について、コンポーネントのプロパティカードに指定された板厚値を使用します。
      • Thickness multiplierを選択すると、貫通チェックのため、選択されたエンティティの板厚に入力された値が掛けられます。非整数値は受け入れ可能ですが、負の値は使用できません。
      • Uniform thicknessを選択すると、既存のコンポーネントの板厚を無視し、代わりに、モデル内のすべてのコンポーネント用のUniform Thickness欄に入力された値を使用します。
        注: Uniform thicknessは、HyperMeshデフォルトのユーザープロファイルで板厚情報が不足している際、もしくは板厚が指定されていないモデルについて作業を行う際の対応策として使用できます。
    7. Thickness > size オプションを選択します。
      制約事項: コンポーネントチェックでのみ利用可能です。
      • Ignore self-penetrations when thickness > elem size
      • Consider self-penetrations when thickenss > elem size
    8. エッジの貫通を考慮する場合、Consider edge penetrationsチェックボックスを選択します。
    9. 境界シェルエッジの処理アルゴリズムを選択します。
      • コンポーネントの外部境界を平坦であるとみなす場合、Flat edgesを選択します。


        図 1. Flat Edges
      • コンポーネントの厚みと同じ直径を持つ円柱によ​​ってコンポーネントの外部境界を拡張する場合、Rounded edgesを選択します。


        図 2. Rounded Edges
    10. Checkをクリックします。
      チェックが完了すると、検出された交差と貫通がブラウザに表示されます。


      図 3.
  3. ブラウザ内のビューコントロールを使用して、貫通と交差を確認します。


    図 4.
  4. 貫通と交差を修正します。
    修正 操作
    手動
    1. ブラウザ内で修正するグループ / コンポーネントを選択します。
    2. Collisionツールバーのをクリックします。更なるツールが表示されます。


      図 5.
    3. 移動する要素または節点を選択します。
    4. 選択した要素 / 節点を移動します。
    5. ほかに交差と貫通が存在しないかどうかを再確認するため、をクリックします。
    自動
    1. ブラウザ内で修正するグループ / コンポーネントを選択します。
    2. Collisionツールバーのをクリックします。
    ヒント:
    • コンポーネントが別のコンポーネントと交差する場合、コンポーネントを右クリックし、コンテキストメニューからFind Matching Penetrating Component Pairを選択し、貫通リストから同じコンポーネントペアを検索します。そのペアが貫通しない場合、メッセージが表示されます。
    • 貫通解除修正を行う際に、特定のコンポーネントを変更しないで残したい場合、そのコンポーネントを右クリックし、コンテキストメニューからLock Componentを選択します。ツリー内のコンポーネント名の上に、赤色の南京錠が表示され、それがロックされていることを示します。ロックされたコンポーネント内の節点は、Collisionツールによって動かすことはできません。アンロックするには、ロックされているコンポーネントを右クリックし、コンテキストメニューからUnlock Componentを選択します。


      図 6.
    • ブラウザで列の見出しをクリックすることで、その列がソートされます。たとえば、Violationsの見出しをクリックすると、それらの違反番号に従って親コンポーネントがソートされます。列の見出し内の小さな三角形矢印は、コンポーネントが昇順降順のいずれでソートされるかを示し、繰り返しクリックすることで、それら2つのオプションが切り替わります。

Penetration Checkブラウザ

Penetration Checkブラウザのユーザーインターフェースの概要。

Collisionツールバー

オプション 説明
衝突設定ウィジェットを起動します。これを使用して、Penetration Checkを設定し、交差 / 貫通をチェックできます。
衝突チェックを再度実行します。衝突チェックをコントロールする属性を変更した場合やメッシュを変更した場合は、これを実行することをお勧めします。
Optionsダイアログ内の設定に基づいて、ブラウザ内で選択した交差 / 貫通の自動修正を試みます。

ブラウザにリストされているすべての交差 / 貫通の修正を実行できますが、貫通の自動修正を実行する前に、すべての交差を解決することを強くお勧めします。

交差 / 貫通を手動で修正できます。選択すると、自動ではなく手動で貫通を修正するために使用できる追加ツールがブラウザ内に表示されます。
衝突実行の結果を.txtまたは.csvファイルにエクスポートします。

節点ペアおよび節点と要素のペアがサポートされています。

グラフィックス領域に複数の衝突が表示されている場合、グラフィックス領域で選択を行った後、このボタンをクリックすると、Collisionブラウザでその衝突ペアが特定されます。
選択した貫通の節点リストが表示され、貫通するすべての節点の貫通深さ(板厚から残りの距離を引いた値)、板厚、相対貫通(貫通深さを板厚で割った値)、および残りの距離がレポートされます。

ビューコントロール

ボタン 動作
ブラウザでユーザーが1つのコンポーネントを選択した際、貫通または交差が生じるすべての要素がハイライト表示されます。
ブラウザでユーザーが選択したコンポーネントと干渉する要素(ソリッド色で表示される)以外のすべての要素を透明(ワイヤーフレーム)で表示します。
選択されたコンポーネント内の貫通要素のカラー階調度を表示し、関与している要素の貫通の度合いを示します。

このモードは、深さを決定できないため、交差については適用できません。

要素の相対的な貫通の度合いを示すカラー階調度を表示します。
ブラウザ内でユーザーが選択したコンポーネント内の各貫通要素について個々のベクトルを表示します。これらのベクトルは、選択されたコンポーネントおよびその交差するコンポーネントの両方について、貫通の方向と深さを示します。

このモードは、深さを決定できないため、交差については適用できません。

不合格要素をその画面サイズに合わせて表示します。

この機能は、モデルサイズが大きい場合、微小な貫通の細かい領域の検出や表示において大変役立ちます。この機能は、モデルサイズが大きい場合、微小な貫通の細かい領域の検出や表示において大変役立ちます。このオプションがアクティブである場合、自動的に、ブラウザ内でユーザーがクリックしたコンポーネントの貫通要素のみを対象にフィット表示されます。このオプションを再度クリックすると、このフィットモードは非アクティブとなります。

モデル内のすべての要素のマスクを解除することで、すべての要素を表示しますが、モデル形状など他のマスクされたエンティティはマスク解除しません。
貫通または交差を有するコンポーネントを除き、モデル内のすべてをマスクします。これは、貫通チェックを実行したコンポーネントのみに適用されます。したがって、他のコンポーネントにおいて干渉が存在する場合でも、そのコンポーネントがチェックの対象となっていなければ、認識できていないため、その干渉については表示されず、マスクされます。
貫通または交差している特定の要素を除き、干渉コンポーネントを含むモデル内のすべてをマスクします。


貫通または交差している特定の要素とその周辺を除き、干渉コンポーネントを含むモデル内のすべてをマスクします。

Manual Fixツール

ボタン 動作
Select Elements By Tree。有効な場合、ブラウザの最下位レベルのコンポーネントをクリックすると、その不合格要素がすべて選択されます。
Select Elements Manually。有効な場合、ブラウザの最下位レベルのコンポーネントに属する各要素をクリックすることができます。不合格ではない要素や不合格要素のサブセットを選択することも可能です。
Select Nodes By Tree。有効な場合、ブラウザの最下位レベルのコンポーネントをクリックすると、その不合格要素内の貫通節点がすべて選択されます。Select Elements By Treeとの違いは、貫通を修正(不合格要素の形状を変更)するために、要素群全体ではなく個々の節点を移動できる点にあります。
Select Nodes Manually。有効な場合、ブラウザの最下位レベルのコンポーネントに属する各節点をクリックすることができます。不合格ではない要素の個々の節点や不合格要素に属する節点のサブセットを選択することも可能です。
選択した節点または要素を手動で移動する方向を特定します。下部の隅にある小さな三角形をクリックし、次のいずれかを選択します:
選択された要素、選択された節点の場合は関連する要素の平均法線に沿って移動。
固定のベクトルに沿って移動。
X軸に沿って移動。
Y軸に沿って移動。
Z軸に沿って移動。
モデル内の選択した既存のベクトルエンティティに沿って移動。
方向ベクトルを定義するために選択したモデル内の節点に沿って移動。2つの節点を選択した場合、方向が定義されます。3つの節点をピックした場合、方向は、指定された3つの節点が定義するプレーンの法線となります(3つ以上の節点がピックされると、最後から3つまでの節点のみが使用されます)。
選択した節点 / 要素を、数値テキストボックスで指定した量だけ、指定された方向と逆に移動します。
選択した節点 / 要素を、数値テキストボックスで指定した量だけ、指定された方向に移動します。

概要

HyperMeshの新しいPenetration Checkツールは、手元にある有限要素ソルバーを最大限真似るように設計されています。そのため、特定される初期貫通は、ソルバー自体で検出される初期貫通とほとんど同じです。

有限要素ソルバーのほとんどで2種類の衝突、貫通と交差が発生します。

Penetrations

貫通自体は、大きく分けて、節点-セグメント間貫通とエッジ間貫通の2つのカテゴリに分類されます。市販の有限要素ソルバーのほとんどは、節点-セグメント間のみ、エッジ間のみ、または節点-セグメント間とエッジ間の組み合わせ(通常はこの組み合わせとなります)であるインターフェースを提供しています。

節点-セグメント間貫通
セカンダリー節点がメインセグメントの板厚内に空間的に配置されていると、節点からセグメントへの貫通が存在することになります。


図 7.

このような貫通は、通常、ソルバーによって“節点-サーフェス間”貫通として報告されます。貫通チェックの際、セカンダリ節点は、その直径が、取り付けられているすべてのセカンダリセグメントの最大板厚に数値的に等しい球となります。

貫通部の検出に用いるGap =(セカンダリ節点の厚み/2)+(メインセグメントの厚み/2)


図 8.
セグメント境界で節点貫通を正確に特定するために、市販のほとんどの有限要素ソルバーと同様、Penetration Checkツールでは、下の図のように、仮想円筒をセグメント境界のエッジに追加します。


図 9.
また、セカンダリ節点がメインセグメントの仮想円筒形エッジに衝突すると、貫通として認識されます。


図 10.
一部のソルバーは、このような貫通を“節点-エッジ間”貫通として別に報告しますが、それ以外のソルバーは、“節点-サーフェス間”貫通としてひとまとめにします。
平面境界シェルエッジの処理:節点-サーフェス間貫通チェック中に、一部の最新の接触インターフェースは、シェル要素のフリー / 境界エッジ上の仮想円筒の追加(シェルコンポーネントのフリーエッジに沿った)を無効にするパラメータを提供します。
これを使用すれば、チェックが物理モデルを正確に表しているジオメトリに対して実行されるため、シェルコンポーネントのフリーエッジで‘真の’貫通を特定することができます。
Penetration Checkツールのこのような最新のインターフェースの場合:
  • メインのシェル要素のフリー / 境界エッジには、仮想円筒は追加されません。
  • シェル要素の2次節点の場合、2次節点の球のうち、シェル要素の材料の外側にある部分は無視されます。


    図 11.
注: セカンダリ節点の球は、2つ以上のフリー / 境界シェルエッジに接続されることはありません。2つ以上に接続されている場合は、セカンダリ節点の球が完全に保持されます。
エッジ間貫通
エッジ間貫通は、セグメントの2つの異なる仮想エッジ円筒(共通節点を共有しない)が互いに干渉する場合に発生する貫通です。


図 12.
ほとんどのソルバーは、このような貫通を“エッジ間”貫通として明確に識別して報告します。
特殊な使用例
極端に厚いセグメントが原因の自己貫通。一部のインターフェースには、分厚いセグメント(セグメントのエッジ長と比較して)が含まれています。実行する貫通チェックのタイプによっては、同じコンポーネント内で貫通が発生する場合があります。
node to surfaceチェックでは、要素のセカンダリ節点の球と隣接するメインセグメントの仮想円筒の貫通をチェックします。


図 13.
エッジ間チェックでは、同じセグメントの向かい合ったエッジ上の2つの仮想円筒が互いに貫通します。


図 14.
一部のソルバーは、節点-サーフェス間チェック中に発生する上記問題に対処するための以下の対策のどちらかまたは両方を提供しています。
  • セカンダリー節点周囲にある貫通を無視します。同一コンポーネント内のセカンダリ節点とその直近のメインセグメントとの間の貫通は無視されます。Radiossでは、/INTER/TYPE7タイプのインターフェースの場合に、‘IREM_GAP = 2’に設定することで、この方法をアクティブにできます。この方法は、Penetration Checkツールでアクティブになっていると、高い計算オーバヘッドがかかるため、ツールのパフォーマンスに影響します。
  • メインセグメントの厚みを、指定した係数で減少させます。これは、LS-DYNAの単一サーフェス接触で確認できます。ここでは、板厚がセグメントの最小エッジ長の40%に削減されます。

Intersections

交差は、要素のエッジと、他のシェル要素 / ソリッド要素のそれぞれ中立面 / フェイスが交わったときに形成されます。


図 15.

交差チェックは、ソルバーパラメータの関数ではないため、ユーザープロファイルに依存しません。

交差はほとんどのソルバーで報告されません。ただし、交差が存在すると、解析中に深刻な問題を引き起こすため、何としても避ける必要があります。

コンポーネントとグループ(接触)のチェック

Penetration Checkツールは、RadiossLS-DYNA、およびPAM-CRASHユーザープロファイルのコンポーネントをチェックする場合に便利です。

貫通チェックの実行

このタスクでは、Penetration Checkツールを使用して貫通チェックを実行する方法を学習します。

以下の手順を実行する前に、HyperMesh Desktopでモデルファイルが開いていることを確認します。
注: Penetration Checkツールは、RadiossLS-DYNA、またはPAM-CRASHユーザープロファイル内でのみ使用可能です。
  1. Penetrationsブラウザを表示するには、メインメニューからTools > Penetration Checkの順に選択します。
    Penetrationsブラウザが表示されます。その下に、エンティティエディターが表示されます。エンティティエディターが表示されない場合は、Invoke Penetration Check Setup Widgetボタン()を使用して表示できます。
  2. Entity Type欄で、Componentsを選択します。
    下の図ようにエンティティエディターが表示されます:


    図 16.
  3. 以下のオプションに従ってエディタで各値を設定します。
    Check type
    Intersections、Penetrations、またはIntersections and Penetrationsに設定できます。
    エンティティタイプを指定します。
    Groups (Contacts)、Components、または要素に設定できます。
    Selection
    衝突をチェックするために選択するコンポーネントに設定します。
    Thickness option
    貫通チェックにのみ適用されます。貫通を検出するギャップを指定します。使用可能なオプションは次のとおりです:
    • Component Thickness:(メイン要素またはコンポーネントの板厚/2)+(セカンダリ要素またはコンポーネントの板厚/2)
    • Thickness Multiplier:(ユーザー指定の乗算係数) * ((メイン要素またはコンポーネントの板厚 / 2) + (セカンダリ要素またはコンポーネントの板厚 / 2))
    • Uniform Thickness: ユーザーが指定した値
    Thickness > size option
    “節点-サーフェス間”貫通チェックにのみ適用されます。板厚の値が極端に大きいセカンダリ節点とメインセグメントの間の貫通部に対する処理を指定します。使用可能なオプションは次のとおりです:
    • Ignore self-penetrations when thickness > element size.セカンダリー節点周囲にある貫通を無視します。
    • Consider self-penetrations when thickness > element size.同じコンポーネント内の貫通を含む、検出されたすべての貫通を報告します。
    Consider edge penetrations
    貫通チェックにのみ適用されます。このオプションが選択されている場合は、“節点-サーフェス間”と“エッジ間”の両方の貫通チェックが実行されます。選択解除されている(デフォルト)場合は、“節点-サーフェス間”チェックのみが実行されます。
    注: 報告される結果では、“節点-サーフェス間”貫通と“エッジ間”貫通は区別されません。これらは、一般の貫通しているセカンダリ節点の1つとして出力されます。
    Boundary shell edge treatment
    “節点-サーフェス間”貫通チェックにのみ適用されます。シェル要素のフリー / 境界エッジを平坦化するかどうかを指定します。使用可能なオプションは次のとおりです:
    • Flat edges: 検出された貫通結果にモデルの真のジオメトリが適用されるように、シェル要素のフリー / 境界エッジを平坦化します。
    • Rounded edges: メインのシェル要素の自由 / 境界エッジで仮想の円筒を保持し、球形の自由 / 境界シェルエッジのセカンダリ節点も保持します。
    注: 報告される貫通結果は、エッジが平坦化されたときより高い確率でほとんどのソルバー結果と一致します。
    Thickness multiplier
    グループ(接触)貫通チェックにのみ適用されます。これは、計算時に接触ギャップに適用可能なオプションの倍率です。

サポートされるソルバー接触とパラメータ

LS-DYNAPAM-CRASHRadiossソルバーカードの接触とパラメータ情報。

LS-DYNAソルバー接触

表 1.
Group Type Node to Surface Edge to Edge N2S Treatment when thickness > edge length
SINGLE_SURFACE Yes No オプション、最小エッジ長さの40%
AUTOMATIC_GENERAL Yes Yes オプション、最小エッジ長さの40%
NODES_TO_SURFACE Yes No None
SURFACE_TO_SURFACE Yes No None
SINGLE_EDGE No Yes N/A

PAM-CRASHソルバー接触

表 2.
Group Type Node to Surface Edge to Edge N2S Treatment when thickness > edge length
CNTAC Type 33 Yes No 近隣の貫通を無視
CNTAC Type 34 Yes No 近隣の貫通を無視
CNTAC Type 36 Yes No 近隣の貫通を無視
CNTAC Type 37 Yes Yes 近隣の貫通を無視
CNTAC Type 43 Yes Yes 近隣の貫通を無視
CNTAC Type 46 Yes Yes 近隣の貫通を無視

Radiossソルバー接触

表 3.
Group Type Node to Surface Edge to Edge N2S Treatment when thickness > edge length
/INTER/TYPE7 Yes No オプション。近隣の貫通を無視
/INTER/TYPE11 No Yes N/A
/INTER/TYPE19 Yes Yes N/A
/INTER/TYPE24 Yes Yes N/A

LS-DYNAソルバーパラメータ

表 4.
Entity ソルバーパラメータ
*CONTROL_CONTACT TH, TH_SF, SSTHK
*CONTROL_SHELL CNTCO
*CONTACT SST, SFST, MST, SFMT, SLDTHK, SOFT, THKOPT, SHLTHK, SHLEDG, SRNDE, MSTYP, SSTYP
*PART OPTT, SFT
*SECTION_SHELL T1、NLOC
*ELEMENT_SHELL THIC1, THIC2, THIC3, THIC4, OFFSET

PAM-CRASHソルバーパラメータ

表 5.
Entity ソルバーパラメータ
CNTAC / Hcont, ITPRT
PART / TCONT, H
SHELL / H
TSHEL / H

Radiossソルバーパラメータ

表 6.
Entity ソルバーパラメータ
/DEFAULT/INTER/TYPE7 IGap, IRem_Gap
/DEFAULT/INTER/TYPE11 IGap
/DEFAULT/INTER/TYPE19 IGap
/DEFAULT/INTER/TYPE24 IPen0, Inacti
/INTER/TYPE7 IGap, GapMin, GapMax, FScaleGap, IRem_Gap, %Mesh_Size
/INTER/TYPE11 IGap, GapMin
/INTER/TYPE19 IGap, GapMin, GapMax, FScaleGap
/INTER/TYPE24 IPen0, Grnod_Ids, GapMax_S, GapMax_M, PenMax, Inacti
/PART Thick
/PROP Thick
/SHELL Thick
/SH3N Thick

選択した貫通の節点リスト

貫通チェック後、選択された貫通の節点リストで、貫通したセカンダリ節点に関する詳細情報を確認することができます。

節点リストを表示するには、Penetration Checkブラウザツールバー()のNode list for selected penetrationsボタンをクリックします。節点リストは下の図のようになります:


図 17.
このリストには、Penetrations Checkブラウザで選択されたComponents Pair(s)/Group(s)からのすべての貫通セカンダリ節点の情報が含まれています。テーブル内の5つの列に以下の情報が表示されます:
Node ID
貫通しているセカンダリ節点のID。
Pene.Depth
リスト内の各セカンダリー節点の最大貫通深さです。
Thickness
リスト内の各セカンダリ節点のすべての貫通深さの最大値に対するギャップ(または厚み)の値。
Rel.Pene
リスト内のセカンダリ節点の相対貫通値です。相対貫通 = 貫通深さ / 板厚。
Res.Dist
メインセグメントの中立面とセカンダリ節点の球中心との間の残りの距離(または物理的な距離)です。
"Node to Surface"のチェックにおいて、セカンダリ節点が複数のセグメントに影響を与える場合、または、"Edge to Edge" チェックにおいて、複数のエッジに影響を与えるエッジに属する場合、
  • 複数のエンティティに複数回侵入しているにもかかわらずセカンダリ節点は1回しか表示されません。
  • それに関してリストされる情報はすべての貫通深さの最大値に相当します。
特定のセカンダリ節点の各影響について、より包括的なレポートが必要な場合は、Penetration CheckブラウザのツールバーのList of Node-Elem Pairs in TXT Formatボタンをクリックし、プレーンテキストファイルに書き出すことができます。


図 18.

プレーンテキストレポートでは、節点-サーフェス間貫通とエッジ間貫通が区別されないことに注意してください。いずれの場合も、セカンダリ節点とその影響を受けるメインのエレメントのペアを出力します。ソリッドのメイン要素については、影響を受けたフェイスの結果も含まれています。