Modeling Bolted Structures with ADINA

ADINAでのボルト締結構造のモデル化

ボルト締結された構造は、複雑な挙動をします。

そんな挙動をモデル化するために、多くの課題があります：

2?3例を挙げると、部品とボルト間、ボルト締結された部品間の接触状態や、ボルトの複雑な構造での

メッシュ作成、適切な締め付け（pre-stressing）での連続した荷重の適用等

これらの、代表的な条件は、ADINAを使い容易に対応できます。

これによりモデル化の大きな効率化と、強力なメッシャーよる、実際のボルト解析機能がサポートでき

ます。

ADINAで利用できる、ボルト締結構造解析は以下のものがあります。

*静解析：

　　解析中にいつでもボルトは締め付け（pre-stress）や、緩める事ができます。

*陰解法動解析（Bathe混合法または、Newmark法）：

    解析の初めに、ボルト締め付けをします。その後、締め付けは解析プロセス中いつでも、変更できます。   

*陽解法動解析（リスタート）：

　　ボルトは、静的に締め付けられる必要があり、その後、リスタートオプションにて、陽解法の時間積

分で解析できます。

*固有値解析とモーダル解析

　　接触条件をともなうボルトは、静的に締め付けられた後、リスタートオプションにて、固有値とモードシ

ェープが計算できます。もしくは、ボルト締結と固有値/モーダル解析を同時でも、解析できます。

*熱と構造のカップリング（TMC）

　　　熱カップリングのある流体と構造の相互作用（FSI）または、熱カップリングの無い流体と構造の相互

作用（FSI）。

このニュースでは、私達は産業界における、連続したボルト締結のADINA解析適用事例を紹介し

ます。ボルト締結構造は図１のようにモデル化されます。上図アニメーションは、これらが締め付けられ

た時のボルト応力を示します。アニメーションはまた、ADINAで3次元ソリッドボルトがADINAでどのよう

にモデル化されたかを示します。

各ボルトについては、ボルト締め付けは、2つのボルト切断面の間を、１つのボルト要素で結合してモデル

化します。これは、含まれるべき接続部分全ての接触条件を考慮します。

図１：Volvo Penta社の提供による、ボルト締結構造のモデル

図2は、ADINAを使い全体のボルトモデルを生成した、有限要素メッシュを示します。

これらは、23個のBODYから構成され、ADINAのフリーフォームの六面体メッシャーにてそれぞれメ

ッシュ化されています。この工程は3工程になります。

1.BODY上の全面の四角形化

2.BODYの四面体化

3.内部境界からの六面体生成

図2：ボルト締結構造のメッシュ

メッシュ結果は、ほとんど六面体ですが、いくつかのピラミッド要素と四面体要素も混在しています。

このような複雑なモデルにおいて、メッシュ品質は良好です。

ADINAにおいて、高度なメッシュ能力と、ボルト解析オプションの容易で確かなボルトモデル化が複雑な

工学解析を可能にします。。

キーワード：ボルトアセンブリ、ボルト要素、接触、摩擦、連続、締め付け、pre-stressing