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積層板要素と積層ソリッド要素による固有値解析と線形静解析 (NX Nastran SOL101/SOL103)

キーワード) 積層板要素 積層ソリッド要素

事例概要

航空宇宙分野で多用されている高強度の複合材料積層板の損傷メカニズムを解明するために、有限要素法による応力解析が実施されています。積層板の厚さ方向の応力分布を知りたい場合は、積層板要素では表示できないので、積層ソリッド要素を用いる必要があります。Femap v11では、積層ソリッド要素で積層複合材のモデル化が可能になりました。

本事例は直交異方性材料を考慮し、片側が拘束される積層板を積層板要素と積層ソリッド要素によりモデル化し、固有値解析と線形静解析を実施しました。両方の解析結果を比較することにより、ほぼ同じになることが明らかになりました。また、線形静解析によるソリッド要素の板厚方向の応力分布がFemapで表示できることを確認しました。

固有値解析
モード番号 積層板要素 積層ソリッド要素
1次モード 板:7.11Hz
ソリッド:7.11Hz
積層板要素_1次モード 積層ソリッド要素_1次モード
2次モード 板:7.32Hz
ソリッド:7.33Hz
積層板要素_2次モード 積層ソリッド要素_2次モード
3次モード 板:41.87Hz
ソリッド:41.91Hz
積層板要素_3次モード 積層ソリッド要素_3次モード
4次モード 板:41.93Hz
ソリッド:42.04Hz
積層板要素_4次モード 積層ソリッド要素_4次モード
線形静解析
項目 積層板要素 積層ソリッド要素
たわみ 積層板要素_1次モード 積層ソリッド要素_1次モード 積層ソリッド要素_1次モード
応力 積層板要素_2次モード 積層ソリッド要素_2次モード 積層ソリッド要素_1次モード