有限要素法(FEM)

有限要素法(FEM)有限要素法(FEM)

はじめての金属材料 はじめての力学 はじめてのCAE 有限要素法入門 基本的な振動モード形 固有値解析

FreeCADのFEM(有限要素法)による振動解析(固有値解析)などのシミュレーションについてまとめています。

スポンサーリンク

有限要素法(FEM)の人気記事

FEMを使うために必要な基礎知識:2つの応力、フォン・ミーゼス応力と主応力14173 views
FEM(有限要素法)とは:要素とメッシュについて12836 views
身近にある振動・騒音について12017 views
4つの応力(垂直・曲げ・せん断・ねじり)と2つの弾性係数(縦横)6365 views
実験とシミュレーションの結果が違ったらどうしますか?5342 views

初心者向けCAEやハンマリング試験:Kindle本

おかげさまで好評です。

Amazonへ:「ハンマリング試験から始めるモード解析入門

Amazonへ:「FreeCADで始めるCAE設計入門

スポンサーリンク

有限要素法(FEM)のカテゴリー一覧

有限要素法(FEM)入門

「製品の品質とコストの8割は、設計段階で決まる」と言われています。3D CADやシミュレーションツール(CAE)を設計ツールとして活用することで、設計力の強化にもつながります。

有限要素法(FEM)を使ったシミュレーションには、解析目的により様々な工学的な知識が必要です。有限要素法(FEM)を使う際の基本的な知識として、材料力学などについてまとめています。

スポンサーリンク

解析モデルの基礎知識

FEMで解析する場合3D CADの設計データ(形状モデル)を使うことが多いと思います。シミュレーションの目的に応じた解析モデルの簡素化、解析モデルと実際の加工などについて説明しています。

FEMを使うために必要な基礎知識

製品設計でよく使われるFEM(有限要素法)によるシミュレーションが、応力解析です。

設計者は、使用する材料、製品の形状などの設計条件を満足できるのか、複数の設計案の中でどれがよいのかなどをFEMの応力解析で検証や比較をすることができます。

スポンサーリンク

設計に関する基礎知識

図面を見て作られたモノの寸法はある幅(公差)に収まるように作られます。初心者向けに材料選択などについてまとめています。

スポンサーリンク

パスタブリッジでモノづくり体験(設計・組立・評価)

現在のモノづくりでは、製品の一部の部品だけ、設計だけ、作るだけ、評価するだけといった役割分担が進み、設計者が自分で設計したモノを見たり、手に取ったりするリアルな機会が少なくなっています。

パスタブリッジ研修の運営側として参加したことがありますが、参加者の声を聞くと、自分たちで考え、設計し、自らの手で作るとてもよい経験になったようです。

パスタブリッジで構造力学を学ぶ:設計・組立・評価(荷重試験)まで
3D CADを設計ツールとしたモノづくりが主流となり作図工数が増え、自分で設計したモノを実際に目にしたり、手に取る機会が少なくなっています。パスタブリッジは構造力学を体感するだけでなく、1人ではできないモノづくりを知るよい機会になります。
スポンサーリンク

FreeCADで始める固有値解析入門

金属バットを例にFreeCADの固有値解析による振動モード解析についてまとめています。

FEMによる振動現象の解析(固有値解析)

  • 設計開発における実験・計測とシミュレーションの概要
  • 固有値解析の流れとポイント
  • 振動解析を行う場合の注意点
  • CAE(主としてFEM)を使う際のポイント
  • FEM(FreeCAD)による振動モード解析について、金属バットの固有値解析を例に説明しています。
スポンサーリンク

基本的な振動モード形

平板を解析対象に選び、境界条件(拘束条件)による基本的な振動モードの違いについて紹介しています。

基本的な振動モード形
FEM(固有値解析)による平板の基本的な振動モード形についてまとめています。固定条件フリー、片端固定(タワー)、両端固定(橋)、周辺固定の振動モード形を紹介しています。また、FEMの解析自由度と剛体モードについても説明しています。

実験とシミュレーションの連携

ホームランの振動解析

ホームランについて振動面から仮説を立て、

  • ハンマリング試験による実験モード解析
  • FEMよる固有値解析

の結果を使い、実験とシミュレーションを連携させる例としてまとめています。

ホームランの振動解析:実験モード解析とFEMによる仮説と検証
実験とシミュレーションの連携事例として、振動解析によるホームランの仮説と検証を章かします。バットのハンマリング試験で得た周波数応答関数(伝達関数)から作成した振動モード形とFreeCADの固有値解析結果を比較し仮説を検証します。

ジャンプ台(飛び板飛び込み)の振動解析

ジャンプ台(飛び板飛び込み)の振動解析と題して、片持ち梁の実験モード解析とFEMによる固有値解析例を紹介します。

片持ち梁とは、平らな長板(平板)の一端を固定したものです。プールにある飛び込み台のような構造です。

実験とシミュレーションによるジャンプ台(飛び板飛び込み)の振動解析
実験とシミュレーションによるジャンプ台(飛び板飛び込み)の振動解析について、FEMの固有値解析、実験モード解析(周波数応答関数からの簡易的な振動モード形の作成)、振動モード形状の考察、飛び板飛び込みについての一考察について説明します。
スポンサーリンク
はじめての金属材料

金属材料の基礎:原子の世界で考える塑性変形や強さ、温度による性質

金属には多種多様な特性が求められ、別の金属を加えた合金や熱処理技術などが使われています。見た目均一な金属もミクロな視点では結晶構造や原子の世界が現れます。ある金属に別の原子を加えて強くしたり、塑性変形や高温下での変化などについて説明します。
はじめての金属材料

金属材料の基礎:鋼材選択時に注意!黒皮材とみがき材の表面の違い

一般に金属材料や鉄には様々な種類があります。代表的な鋼材にはS45C、SS400とSPCCがあり、これらの鋼材を購入する場合には、種類に加え、黒皮(くろかわ)材かミガキ材かを指定します。黒皮材とミガキ材の違いについて説明します。
はじめての金属材料

金属材料の基礎:鋼材の3色の錆(さび)、赤錆、黒錆、白錆

錆(さび)の一般的なイメージは赤錆(あかさび)で、その名のとおり錆自体に赤みがあり、鉄を腐蝕させボロボロにしていきます。鋼材に空気中の酸素と水(水分)が触れることで錆は発生します。鋼材の代表的な錆である、赤錆、黒錆と白錆について説明します。
2021.10.11
はじめての金属材料

金属材料の基礎:代表的な鋼材SS400とS45Cの違いと選定

一般に鉄と呼ぶ材料は鉄(Fe)と炭素(C)などの合金で鋼のことです。鋼材には多くの種類がありますがよく使われるのはSS400(SS材)とS45C(SC材)の2つです。SS400とS45Cの違い(硬さ強さ、熱処理やコスト)や用途を説明します。
2021.10.11
はじめての金属材料

金属材料の基礎:鋼の機械的性質(応力ひずみ線図)と金属組織(転移)

鉄鋼の機械的な強さを調べる試験に引張試験があります。引張試験の概要と、軟鋼の引張試験を例に、試験片に力を加える(引張試験をする)ことで生じる変形や破断と、金属の内部組織で起きる転移との関係について説明します。
2021.10.12
はじめての金属材料

金属材料の基礎:金属の主な熱処理、熱間加工と冷間加工、硬さ試験

モノづくりでは設計だけでなく使用する金属材料にも様々な要求があります。金属材料の硬さ(強さ)や粘り強さ(じん性)を調節する熱処理(焼入れ、焼もどし、焼なまし(焼鈍)、焼ならし)、熱間処理と冷間処理、代表的な硬さ試験について説明します。
2021.10.12
はじめての金属材料

金属材料の基礎:鋼の組織と硬さと粘り(じん性)と焼入れ・焼もどし

鉄鋼は鉄と炭素などの合金です。鋼を加熱したり冷却すること(熱処理)で、硬さや粘り(じん性)の調整をすることができます。熱処理の考え方の基礎となる鋼(鉄-炭素)の状態図と、代表的な熱処理で焼入れ・焼もどしについて金属組織を含め説明します。
2021.10.12
はじめての金属材料

金属材料の基礎:鉄鋼材料の製造方法(製鉄)

鉄は様々な製品や場所で使われていますが、鉄にも様々な種類があります。鉄(鋼)の製造方法を知っていると、加工や強度を求めるための熱処理などを理解するのにも役立ちます。鉄(鋼)の製造工程の基本的なプロセスについて説明します。
2021.10.11
はじめての力学

力学の基礎:運動の3法則(慣性、運動、作用・反作用)

力学の基礎というと少々違和感もありますが、ニュートンの3法則とも呼ばれる運動の3法則について説明しています。あまり意識することはないかもしれませんが、様々な物理現象を説明する基礎的となる法則であり、運動方程式を導く際に使う基本的な法則です。
はじめての力学

浮力(アルキメデスの原理)で説明。氷山の見える部分は全体の10%

氷山というと映画タイタニックを思い出します。また、「氷山の一角」とは、見える部分は一部だけという意味で使われています。氷山の海上に見えている部分は約10%と海中部分が約90%であることを、浮力(アルキメデスの原理)で説明します。
スポンサーリンク
はかせをフォローする
タイトルとURLをコピーしました