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自動車のボディーや船殻構造では、サイズに比べて明らかに板厚が薄いので、これをFEMでモデル化する場合は、シェル構造を用いるのが一般的です。しかし、電気系や機械系の製品、特にプラスチック製品では、サイズに比べて板厚が比較的厚い場合にも、これをあえてシェルにモデル化して解析することが頻繁に行われます。
これは、シェルによるFEMモデルが、ソリッドによるFEMモデルに比べ、少ない自由度でより正確な構造挙動を表現できるためです。
シェル解析を行うためには、本来厚みを有している構造を厚みのないシェル要素に置き換えるモデル化が必要となります。 一般的には板厚の中央にシェルの位置を合わせます。
A図の構造を単純にシェルに置き換えるためには、その中立面に沿ってシェル要素をモデル化します。しかし、例えばB図の場合、板厚の差があるために、ただこれだけの理由で中立面を取るのが難しくなります。
テクノスターでは、現在開発中のシェル要素のために、中立面の取り出しをフルオートで行う技術を開発中です。
これまで、中立面の取り出し機能は各種ソフトウェアに見受けられますが、いずれも手作業による修正に多大な時間がかかります。
そのため、結局は板の表面にシェルを置き、後はMPCやオフセットを組み合わせてモデル化することが多く見られます。この場合でも、かなりの時間を要します。しかし、例えばB図の場合、板厚の差があるために、ただこれだけの理由で中立面を取るのが難しくなります。
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下図は、中立面抽出の検証に用いた凡例です。
単純に見えますが、内部には中立面抽出上、難しいとされている板厚の違い、複数部材の交差、フィレットの違い等が盛り込まれています。TSV-PREなら、ワンプッシュで中立面を抽出し、メッシュを切ることができます。
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