定規のたわみ

CAEを使って解析対象物の応力や変形を計算していると、対象物がどうなっているか検証が必要です。(V&Vともいいます）
企業、公共機関、大学の研究所で使用しているような機材があるとよいのですが、高価でプライベートでは購入するのに躊躇すると思います。
身近にあるもので、ＣＡＥによる計算と実測をおこない、両者を比較しました。

＜使用ソフト＞
・モデル作成とメッシュ作成:SalomeMeca2021 for windows
・解析条件の設定、解析、解析結果の確認：PrepoMax ver.1.3.4

１．実験

市販の定規の一端を固定して、定規自身の自重でたわませました。
定規：1m定規（メーカー、コクヨ、35mm x1035 x t1.5、SUS400系）
長さを調整して900mmに合わせました。
定規の変形は、下図のように幾何学大変形に分類される非線形解析に該当します。

図１　実験模式図

２．解析

• 板寸法：35ｍｍｘ900ｍｍｘ1.5ｍｍ

• メッシュ：四角形１次要素

• 拘束条件：定規の片側固定、片側フリー

• ヤング率：200000MPa

• ポアソン比：0.3

• 密度：7.78g/cm3

• 解析：構造解析（幾何学的非線形）

• 出力：先端のたわみ

図2　解析モデル

３．解析結果

実測と解析の結果は、近い傾向をしていました。
Y方向変形（たわみ）　実測：166mm、解析162mm

図３　解析結果(Y方向変形、たわみ）

X方向変形　実測：16.89mm、解析22mm

図4　解析結果(X方向変形、たわみ）

４．まとめ

実験による実績とCAEによる計算結果を比較すると、おおよそ近い傾向になりました。
手持ちの機材で実験を行い、フリーウェアのCAEを使っても、CAEの計算結果と実験結果の比較ができました。
本来であれば、データ数を増やすと長さを変える等はありますが

OpenCAE学会シンポジウム2023の際に指摘があったのは、
・拘束条件を片側を完全拘束としたが、厳密には検討したほうがよい。
・理論式があるから確かめておいたほうがよい。