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モーダルボディとノードボディを使用する必要がありますか?

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まとめ

マルチボディダイナミクス (MBD) を使用する場合は、解析にそれほど時間がかからないモデルをセットアップすることが重要です。これを達成するには、剛体を使用するのが最善の方法です。 Ansys Motion では、柔軟なパーツが必要な場合、ボディの応力を計算するための 2 つのオプションがあります。1 つは完全な有限要素定式化を利用する節点アプローチ、もう 1 つはモーダル線形展開を使用するモーダルアプローチです。このブログでは、これら 2 つの方法論を比較して、ストレス結果の違いを確立します。

モーダル解析と節点解析。

節点アプローチを使用すると、ソルバーはモデル内の最大自由度 (DOF) と行列サイズを含む完全な FEA 計算を実行します。一方、モーダルアプローチでは、変形ベクトルが仮定されます。 あなた モード形状のセットを線形結合することによって表現されます。

スケール係数または振幅あるはモーダル座標と呼ばれ、 Ψ モードシェイプのセットです。

変形は次のように構築できることがわかります。

次に、ソルバーは最初に柔軟な部品の固有値解析を計算し、計算されたモードを使用してモデルを解決します。この場合、DOF の数は大幅に減少します。この方法論は線形モデルにのみ適用できます。

モーションモデル。

この例では、油圧ショベルアセンブリが、油圧アクチュエータを複製するためにさまざまなジョイントと動作関数を使用してシミュレートされています。バケットに荷重を加えて、バケットが運ぶ重量をシミュレートします。モデルはさまざまなアプローチを使用して解決されます。最初に、剛体を使用して基本解決時間を確立します。続いて、2 番目のモデルには、節点アプローチを使用した 5 つの柔軟なボディが含まれます。最後に、最後のモデルもフレキシブルボディを利用していますが、完全な FEA 節点計算の代わりにモーダルソリューションを採用しています。

剛体モデルの場合、計算時間は 1 秒未満です。ただし、このモデルでは応力やひずみの結果は得られません。