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解析におけるボルト固定と実試験におけるボルト固定

更新日:2023年4月5日

構造解析で拘束条件を設定する際に、ボルト取り付け穴があればボルトと接する穴の内径 もしくはボルトの頭に接する面を固定し、拘束条件を決めるかと思います。

この時、固定ボルトと穴の内径には接触条件が与えられます。

ボルトは金属である場合が多く、剛体として考えると接触条件で接する面も剛体の挙動が得られます。つまり、固定穴周辺の変形は考慮されなくなります。

こちらが解析結果になります。固定穴付近の変形がほぼ0であることがわかります。

では、解析条件を想定して実機試験を行うとどのような結果が得られるかというと

穴の変形形状と変形量が解析値とマッチしていないことが分かります。


これを解決するには時間ステップごとにボルトと穴の接触状態の変化を考慮した計算が必要になります。

この計算が得意なのが自動車の衝突解析でも多く利用されているLS-DYNAになります。

LS-DYNAでは時間ステップで接触状態を考慮した計算が可能になります。

LS-DYNAを使って同じ条件で解析を行ったところ、穴の変形が考慮できるので変形量も実機試験の値に近づけることができます。

ただし、接触状態が大きく変化するほど計算時間も長くなりますし、エラー発生のリスクも高くなります。一般的な構造解析でおおよその設計値を決定し、詳細な解析はLS-DYNAを使って検証する方がLS-DYNAの良い使い方と言えるでしょう。


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