RD-E： 2000 アイスキューブ

2つのスライディングチャンネル上を落下するアイスキューブ。

この例では、変形するオブジェクトの空中移動を考慮する陽解法過渡動的解析を用いて、スロープのビーム上に落下して滑るアイスキューブを示します。衝撃とリバウンドはペナルティ接触アルゴリズムを使ってモデル化されます。

アイスキューブ、ビームおよびカップの間の接触は、異なるペナルティ接触インターフェー（/INTER/TYPE7、/INTER/TYPE24および/INTER/TYPE25）を使ってモデル化されます。アイスキューブとビームはヘキサ要素でモデル化されます。カップは通常のシェル要素でモデル化されます。

使用されるオプションとキーワード

並進および回転移動に対する節点グループ上の境界条件（/BCS）：
- アイスキューブの節点は、Y軸方向の並進が拘束されます。
- ビーム底部の節点は全ての方向に拘束されます。
- カップは全ての方向に拘束されます
重力（/GRAV）：
- 重力荷重（g = 9.81 m/s2）がアイスキューブの節点のZ方向に与えられます。
インターフェース： 3つの異なる節点対サーフェスの接触インターフェースが互いに比較されます。各モデルについて、アイスキューブはセカンダリであり、メインはビームとカップです。
- /INTER/TYPE7 インターフェースは初期ギャップ0.1でペナルティ法を使用します。アイスキューブの節点はセカンダリで、メインサーフェスはビームの上面とカップを使って定義されます。サーフェス対サーフェス接触を複製するために、2番目のTYPE7接触が、アイスキューブをメインサーフェス、ビームとカップをセカンダリ節点として作成されます。インターフェース剛性は、メインおよびセカンダリ剛性の最小値です（I_stf = 4）。TYPE7インターフェースは、線形剛性を含む一般衝突のインターフェースです。高衝撃速度または小規模ギャップを伴う接触の場合は時間ステップが短縮されます。これは、セカンダリ節点がメインサーフェスに近づくと、接触剛性が増加するためです。
- /INTER/TYPE24 インターフェースは、ソリッド要素間の接触ギャップなしでペナルティ法を使用します。サーフェス対サーフェス接触は、アイスキューブがセカンダリサーフェスとして定義され、メインサーフェスがビームの上面とカップを使って定義される箇所で定義されます。インターフェース剛性は、メインおよびセカンダリ剛性の最小値です（I_stf = 4）。TYPE24インターフェースは接触インターフェース剛性を含むペナルティ法を使用した一般的な節点対節点接触インターフェースです。すなわち、セカンダリ節点の貫通による時間ステップの短縮はありません。単一サーフェス、サーフェス対サーフェス、または節点対サーフェスという3種類の入力接タイプが使用できます。この接触は、落下試験のシミュレーションによく使用されます。
- /INTER/TYPE25 は、その定義とアルゴリズムでTYPE24にきわめて似ています。しかしながら、これは衝突衝撃シミュレーション用として開発されているため、いくつかの異なるオプションとアルゴリズムを擁しています。
/PROP/TYPE1（SHELL）
/PROP/TYPE14（SOLID）

入力ファイル

本例題で使用される入力ファイルは下記のとおり：:

<install_directory>/hwsolvers/demos/radioss/example/20_Cube/

モデル概要

この問題では、アイスキューブと鋼製ビームが滑り接触するさまざまな接触インターフェースを比較します。

このキューブは重力を受け、傾斜して固定されたビーム上を滑り落ちます。最終的に、キューブはカップに収集されます。キューブの幅は30 mmで、ビームの寸法は40 x 30 x 500mmです。

/MAT/LAW2を使用して、次の特性を持つ簡潔な弾塑性材料としてアイスキューブをモデル化します。

初期密度: 9.16e-10 $\frac{M g}{m m^{3}}$
ヤング率: 8996 $[MPa]$
ポアソン比: 0.3
降伏応力（SIGY）: 1.0 $[MPa]$
硬化パラメータ（b）: 4.0 $[MPa]$
硬化指数（n）: 0.5

ビームとカップに用いられ材料はスチールで、等方性弾塑性材料（/MAT/LAW2）でJohnson-Cook塑性モデルに従い、以下の特性値を持ちます：

初期密度: 7.8e-09 $\frac{M g}{m m^{3}}$
ヤング率: 210000 $[MPa]$
ポアソン比: 0.3
降伏応力（SIGY）: 200 $[MPa]$
硬化パラメータ（b）: 400 $[MPa]$
硬化指数n: 0.5

単位： mm、s、Mg、N、 MPa

結果

図 2 は、3種類のアイスキューブが描く軌道を示しています。この図は、HyperViewでTrace componentオプションを使用して作成しています。最初のビームに対するキューブの衝撃は、3つの接触インターフェースすべてでほぼ同じです。軽微な相違が積み重なることで、2番目のビームとの衝突後、各キューブの運動に相違が発生します。

図 3 では、これら3つのインターフェースの反作用力合計を比較しています。すべてのインターフェースで定式化が互いに異なるので、この結果の相違は想定どおりです。このような相違が積み重なり、シミュレーションの最後に向かうほど、キューブそれぞれの運動に違いが現れます。