Rescale での Abaqus の導入によるストレス テスト準拠のメカニズム

概要

コンプライアント機構は、可動ジョイントのみからではなく、可撓性部材のたわみから可動性の少なくとも一部を獲得する機構です。 フレキシブルジョイントを使用することで、部品点数を減らし、製造を簡素化し、価格を下げ、機構の可搬性を高めることができます。

この XNUMX 自由度のポインタ デバイスは、その動作を取得するためにコンプライアント メカニズム テクノロジーを使用しています。 これは、NASA からの助成金を受けて、BYU 準拠メカニズム研究グループ (compliantmechanisms.byu.edu) によって開発されました。

ジンバルなどの従来のポインティング機構には複数の可動部品や挟み込み部品があり、スラスターやアンテナに接続された燃料パイプやワイヤに損傷を与える可能性があります。 一方、コンプライアントメカニズムは 3D プリント可能な単一ユニットです。 ピンチゾーンもありません。

このチュートリアルでは、Rescale で Abaqus CAE Interactive ワークフローを使用してストレス テストを行います。 この準拠メカニズムの。 柔軟な部材の多くは大きなたわみを受けるため、線形化されたビーム方程式はもはや有効ではありません。 大きなたわみによって引き起こされる幾何学的非線形性を考慮した非線形方程式を使用する必要があります。 そこで、使用します (HPC) この集中的なワークフローを簡素化し、スピードアップします。

まずセットアップをウォークスルーします そして分析を実行します。 このチュートリアルに添付されているファイルはモデルの STEP ファイルです。これは、元の STL ファイルのアウトラインに従って Onshape 上で手動で生成されました。 新しいファイルは FEA により適しています モデリング これは、Abaqus が生成する面が多すぎるポイントベースのモデリングを使用する元の STL ファイルよりも単純なパーツで構成されており、モデルをより適切に記述しているためです。

ビデオチュートリアル

ワークステーションの構成

  1. まず、「ワークステーション」タブに移動して、 新しいワークステーション。 次に、入力ファイルをアップロードするように指示されます。 ファイル pointer_smoothed.step ここにアップロードされており、下のボックスに表示されるはずです。

  1. 次に、ソフトウェアの選択に移動し、 Abaqus CAE インタラクティブ ワークフロー 当社のソフトウェアとしてオンデマンド ライセンスを使用してください。

  1. 次に、ハードウェアの選択画面に移動します。 ここで私が選択するのは、 レモン色 Coretype Explorer から レモン色 には、Abaqus でのモデルとの対話に役立つ、より優れたグラフィックス機能が付属しています。 ウォールタイムが 16 時間の 10 コアを選択し、ワークステーションを送信します。

  1. ワークステーションのリソースのプロビジョニングが開始され、ワー​​クステーションの準備が完了すると、デスクトップにリモート接続できる接続ボタンが表示されます。

ワークステーション上で

  1. ワークステーションが起動したら、Abaqus ソフトウェアを開き、ポインタ メカニズムを 。 アップロードされたすべてのファイルは 仕事 > 共有 ディレクトリにあります。

  1. Abaqus がファイルを読み取ったら、分析を開始できます。 私が従うワークフローは、以下のドロップダウン メニューにあります。 モジュール 上から始めて、順番に下に向かっていきます プロパティ > アセンブリ > ステップ > ロード > メッシュ > ジョブ。 最終結果を得るために、これらの各セクションで何をすべきかを説明します。

  1. プロパティ モジュールでは、使用される材料とセクションについて説明します。 。 このモジュールでは行うべきことが XNUMX つあります。スクリーンショットではボタンが強調表示されており、上から下にクリックする必要があります。 最初のものをクリックすると、マテリアルの説明を求めるプロンプトが表示されます。
    • 選択する 機械的 > 弾性 材料にはヤング率とポアソン比が必要です。 これらの測定の PLA の値は、ヤング率が 4e9、ポアソン比が 0.337 です。 これらを入力してPLA素材を作成します。
    • 「次へ」ボタンをクリックすると、セクションを作成するように求められます。セクションが作成されていることを確認してください。 固体 および 同種の.
    • XNUMX 番目のボタンを押すと、セクションをパーツに割り当てるように求められます。 そこで、全体を選択する部分をクリックし、「完了」をクリックして PLA をメカニズムに割り当てます。

  1. アセンブリ モジュールでは、最初のボタンをクリックしてパーツをアセンブリにロードするだけです。

  1. 手順 モジュールでは、実行する分析の種類を説明します。 最初のボタンをクリックして選択します 静的、一般 分析の種類として。 次のプロンプトで 非線形ジオメトリをオンにします。

  1. 負荷 モジュールでは、境界条件とメカニズムに加えたい力を記述します。 XNUMX 番目のボタンをクリックして、機構がボディの残りの部分に取り付けられる位置の境界条件を設定します。 アタッチされたパーツは移動しないため、変位境界条件を選択し、ハイライト表示されたパーツ上の変位のすべての変化をゼロに設定します。

  1. 力入力点の 150 つの変位を記述する別の境界条件を実行します。 これが私が分析しようとしている主な力です。力の正確な計算とそれが適用される領域のサイズについてあまり心配する必要がないため、圧力や力の代わりに境界条件を選択します。 前の手順と同じ手順に従いますが、Z 座標の変更を -06e-XNUMX に設定します。 適用された顔は下の写真に示されています。

  1. 次のモジュールは メッシュ。 ここで最初に選択します パーツ アセンブリ 頂点で。 次に、以下の図に示されている順序で手順を実行します。  シード パーツ > メッシュ コントロールの割り当て > メッシュ パーツ
    • 最初のステップでは、シード サイズを選択します。 私にとって適切なサイズは 0.000018 (注: スクリーンショットのサイズは、本来のサイズより 10 倍大きくなっています。
    • 次に、割り当てます Tet パーツ全体にメッシュ コントロールを適用します。
    • 最後にパーツをメッシュ化しますが、これには時間がかかる場合があります。

  1. すべての設定が完了したら、ジョブを送信して並列化を利用できるようになります。 に移動します。 Jobs > Create New Job モジュールを作成し、並列化を 16 に設定して新しいジョブを作成します。 。 このジョブを送信して、結果を待ちます。

結果

作業が完了したら、次の作業に進むことができます。 可視化 モジュールを作成し、分析結果をプロットします。 この例でコンプライアンス機構に加えられる力は、別の方向を向くように機構を回転させる必要があります。それは、以下のアニメーションで変位をプロットするとわかります。 また、各部品が受けるフォンミーゼス応力の量を分析することもでき、柔軟な部材が予想どおり応力を受けることがわかります。具体的には、降伏基準の 75% が平均でした。

参考文献