初心者のためのゴムの有限要素法解析

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本書の主な内容

本書を読む前に
解析事例

1章　ゴムの解析基礎―超弾性解析からゴムの解析注意点―
1.1節　ゴムの超弾性解析の概要
1.2節　ゴム材料について
　1.2.1項　ゴムとは、ゴムを良く知ること
　1.2.2項　ゴムの特性の基礎／ゴムゆえの注意点
　1.2.3項　ゴムの熱時、低温時の特性／温度依存性について　
コーヒーブレイク①硬度とせん断弾性率の関係
1.3節　ゴムのひずみエネルギー密度関数の定義
　1.3.1項　二軸試験機から得られる伸長比と応力の算出
　1.3.2項　二軸試験機での変形状態
　1.3.3項　二軸試験の意義：なぜ二軸試験が必要か
　1.3.4項　製品は圧縮領域なのになぜ伸張試験で表現するか
コーヒーブレイク②ポアソン比について
　1.3.5項　どの領域のデータを使うか
コーヒーブレイク③エネルギー関数、二軸試験と私の関わり合い
　1.3.6項　実際の回帰例／一軸拘束二軸試験の実際と回帰まで
コーヒーブレイク④二軸試験機のあれこれ
　1.3.7項　エネルギー関数と特性線図の関係
　（1）Mooney式と応力
　（2）Ogden式と応力　
　1.3.8項　回帰係数とヤング率の関係
　1.3.9項　そのほかのエネルギー表現の工夫
　1.3.10項　各定義式の優位性
　1.3.11項　二軸試験ができないとき
コーヒーブレイク⑤ゴムの変形について発生する勘違い
1.4節　ゴムの物理的材料の簡単な定義
　1.4.1項　ネオフック式での精度／有効で且つ最も簡単な定義法
　1.4.2項　基本的な共通課題：ゼロ点はどこですか
　1.4.3項　ヤング率E=応力σ÷ひずみの式は正しいか
　1.4.4項　ダンベルと短冊の違い
　1.4.5項　短冊以外での測定：ディスクの圧縮測定について
　1.4.6項　真のヤング率を求めるには
　1.4.7項　ヤング率に関するまとめ
1.5節　超弾性体の解析―基本的解析の考え方と注意点、熱履歴―
　1.5.1項　ゴムの解析基本フロー
　1.5.2項　加工工程である熱収縮を考慮する理由
　1.5.3項　解析条件、金属要素部の定義
　（1）ゴムの解析における金属要素の扱い
　（2）各パーツの剛性
コーヒーブレイク⑥体積弾性率について　
　1.5.4項　材料定義における注意点
　（1）ヤング率≠応力／ひずみ
　（2）硬度
　（3）何回目の特性なのかを確認する
　（4）熱収縮の係数
（5）その他
1.6節　1章のまとめ：エネルギー関数の定義
トピック　フォーム材の解析への対応

2章　粘弾性解析
2.1節　粘弾性解析の概要
コーヒーブレイク⑦粘弾性を研究する先生との思い出
　2.1.1項　粘弾性解析の基本―気をつけるべき点
　2.1.2項　粘弾性データの定義―実際に定義するには
　（1）基本定義方法概要／既存超弾性係数＋粘弾性係数だけでいいのか
　（2）正式な方法での定義―粘弾性スペクトロメータから
　2.1.3項　粘弾性定義の妥当性の確認
　（1）短冊の伸張試験での検証
コーヒーブレイク⑧Proney級数の定義方法
　（2）比例関係について
　2.1.4項　別視点からの粘弾性解析の定義まとめ―実例を踏まえて再確認
　（1）超弾性域―非線形特性の定義
　（2）粘弾性域―級数の定義
　2.1.5項　実際の解析を実行するにあたっての注意点―質量密度―
コーヒーブレイク⑨ミニチュア検証
2.2節　粘弾性領域の固有値について
　2.2.1項　固有値解析の基本～ゴムの固有値への展開～
　（1）ゴムの固有値解析1
コーヒーブレイク⑩振動解析からのヒント
　（2）ゴムの固有値解析の実際―初期応力考慮―
　（3）ゴムの固有値解析2：直接ゴムの固有値を求める場合の手法
　（4）ゴムのテトラ要素での固有値解析とその周辺の考察
コーヒーブレイク⑪修学旅行とノートまとめ癖
　（5）固有値と製品設計の関係：防振製品の豆知識
　（6）粘弾性を考慮した固有値解析に関する考察
2.3節　粘弾性解析の実際
　2.3.1項　時刻歴解析―過渡応答解析
　2.3.2項　粘弾性の課題と事実
　2.3.3項　マス要素と重力加速度
　2.3.4項　応力緩和解析の簡易方法
　2.3.5項　静摩擦から動摩擦への展開
　2.3.6項　粘弾性特性予測の不思議
　2.3.7項　粘弾性解析への応用―長期へたりの展開
コーヒーブレイク⑫ポアソン比再び
2.4節　粘弾性解析のまとめ

3章　熱解析―熱膨張・熱伝導・熱伝達解析―
3.1節　熱解析の概要　　135
3.2節　特性予測から―必要に迫られての熱収縮解析―
3.3節　金型・製品形状の予測／熱収縮・熱膨張解析
　（1）防振ゴム製品の例
　（2）シール製品：金具接着タイプリップシール形状の例
　（3）型設計の工夫
3.4節　ゴムの加硫状況の予測
　（1）大型製品の加硫時間の短縮：昇温時間の予測
　（2）その他の加硫状況の確認
　（3）ポストボンド（後接着）について
3.5節　熱的データの構築方法
コーヒーブレイク⑬閉空間でのゴムの硬さ
3.6節　解析方法―手順
　（1）熱―応力連成解析の手順と設定項目
　（2）熱応力解析／熱膨張、熱収縮解析
　（3）熱伝導解析
3.7節　誤差について
　（1）熱―応力連成解析
　（2）熱応力解析、熱伝導解析

4章　耐久性予測
4.1節　耐久性予測の必要性と概要
4.2節　耐久性に関する文献の模倣
4.3節　製品適用―製品の耐久性について
4.4節　ゴムの耐久性は応力で判断してはいけない理由
4.5節　熱老化、時間変数の換算
コーヒーブレイク⑭初心者のころの失敗：主応力
4.6節　摩擦と摩耗について：ブーツの耐久性と摩耗
コーヒーブレイク⑮思いつき夢の中・座屈に対する解決ポイント

5章　解析のヒントと解析予測精度を向上させるポイント
5.1節　解析フローから
　5.1.1項　大変形解析用メッシュの基本
　（1）大変形、細部の変形形状を考慮したメッシング
　（2）必要な細部を表現できるように切断する
　（3）接触解析での疑似フィレットとゼロ隙間の落とし穴
　（4）メッシングの実際、参考として
　（5）要素選択
コーヒーブレイク⑯メッシュの切り方の基本：フランスでの研修
　5.1.2項　拘束条件
　5.1.3項　解析ステップ：非線形ゆえのステップの難しさ
　5.1.4項　解析結果の見方と注意点
　（1）ひずみ出力について
　（2）金属との境界でのゴムのひずみの見方
　（3）応力と面圧の違い
コーヒーブレイク⑰圧力と掃除機の不思議な関係
5.2節　ゴムの特徴
　5.2.1項　残留ひずみ―おさらい
　5.2.2項　寸法公差・剛性公差
　5.2.3項　金具の寸法精度と絞り加工
　5.2.4項　要素分割の基本と精度の関係
　5.2.5項　シールリップ部の詳細な先端の変形を確認する解析
コーヒーブレイク⑱固有値解析、熱的解析に必要な質量密度について
　5.2.6項　モデル簡略化
　i）　クランクシャフトのshell/Beam
　ii）　shell要素での布表現
　5.2.7項　条件と結果の見方
　5.2.8項　発熱／粘弾性・摩擦・摩耗
　5.2.9項　ゴムの解析のまとめ

 

著者略歴
萩本　光広（はぎもと　みつひろ）
個人事業：寺子屋　代表。
2008年からCAE解援隊HP開設、ゴムの基本から解析、CAD及びCAE自動化について情報発信、2018年より寺子屋へHPを移し、よりきめ細やかなサービスを展開できるよう活動している。
1988年明治大学　大学院修士課程（工業化学専攻）終了、同年4月株式会社フコク入社、防振設計3年経験後、FEM解析の導入から実用化・運用までを専任担当し、2005年山下ゴムへ転職、CAEグループのリーダーとして解析の実用化を指導。2016年に寺子屋HP展開、独立。

初心者のためのゴムの有限要素法解析

キーワード: 有限要素法解析