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板要素(１)
学生の方から、「板要素とソリッド要素の使いわけはどうしたら良いですか。」という質問を受けたことがあります。意外と難問です。「板要素は面のひろがりに比して厚みの薄いものに適用します」…などと説明したこともあります。
最近板状のものでも、SOLIDWORKSなどのようなソリッドモデラーCADで作成した場合には、板要素でのメッシングが困難なため、ソリッド要素で自動メッシュします。
このメリットは板厚が微妙に変化する場合のモデリングが簡単である一方、デメリットは薄肉状のものの曲げ変形に対応するには、メッシュ数をかなり多くしないと精度が確保できない点です。非常に薄い形状ではソリッド要素での自動メッシュは非常に困難です。
薄肉の配管の場合、静解析で、応力に着目していれば計算結果を10－20％割り増して評価しても良いと思います。が、固有値となるとそうもいかないため、板要素のモデル化の方が優ると思われます。
ソリッドモデラーで作成した形状では、その中立面をとって板要素にモデリングするモデラーもあります。自動的に中立面サーフェスを作成して、そのサーフェスに板要素を自動メッシュします。サーフェスの属性に厚みの情報をもち、可変な板厚の板要素を自動メッシュしてくれます。ただし、どんな形状でも必ず中立面が作成できるとういうわけではないのが難点です。
[From MSC技術室 K.M]
