6月24日 ＜3D CAD＞自転車フレームの静荷重解析 大きく前進！＼(^o^)／

3D CAD、Fusion360で取り組んでいる自転車フレームの応力解析でしたが、今日、大きく前進しました。というか、ほぼやりたいことが出来るようになりました。

＜今までの経緯＞

1. ランドナーフレームの解析用モデルを作成したが、メッシュ分割で自己交差エラー
2. パイプ構造を止め、ソリッドモデルに変更してメッシュ分割成功
3. フォークと後三角をパイプにし、前三角をソリッドでメッシュ分割成功
4. 前三角もパイプ（連結後に中ぐり）にしたら、メッシュ分割で自己交差エラー
5. 3.に対し、BBをパイプにしたらメッシュ分割で自己交差エラー
6. 3.に戻したが、メッシュ分割自己交差エラー

3.と6.は同じ形状なのに、成功したりエラーになったり、安定しません。

ということは、形状の問題では無さそう。

メッシュの数に制限があるなどで、節点と節点がうまく繋がらず、自己交差エラーになっているのかも？

ということで、メッシュを減らすことを検討。　

メッシュを減らすためには、メッシュの大きさを大きくすることも一つの手段ですが、自転車のように左右対称の物体は、縦方向に2分割して、片方だけで応力解析を行うことも良く行われる手段です。　

ただし、この場合、垂直荷重のケースだけしか解析できません。　ダンシングでのペダリングなど、フレームに捩れが発生するケースは検討できません。

でも、垂直荷重では、メッシュを粗くすることなく解析できますので、とりあえず、半分のモデルで試してみます。

なんと、無事にメッシュが切れました。かなり細かいメッシュです。

＜拘束条件に間違いがありました。別途再計算いたします。＞

これでやっとパイプでの解析が出来ます。

＜形状＞

フレームサイズは510ｍｍ、パイプ厚は、とりあえずすべて1ｍｍとしました。

＜拘束条件＞

半分にした切断面は切断面の方向を固定（この場合X軸方向）、

後軸は3軸固定、

前軸は2軸固定（前後方向に動ける）

＜荷重条件＞

BB部に4Gの下方向荷重、半分のモデルなので2G　60kgf*2+*9.8N

ペダルに立って、自転車が段差から着地したことを想定（かなり厳しいと思います）

＜解析結果＞

降伏安全率のMinは、フォークの先端で0.5

フォーク先端の形状は爪を省いていますし、降伏応力は一般鋼の207MPaを使っていますので、実際にはもっと安全率は高いと思いますが、それにしても想像以上に降伏安全率は低いですね。

ミーゼス応力値、基本的には降伏応力安全率と同じですね

変位はアニメーションで

一応、解析が出来るようになりましたので、今後はパイプ厚などを変数にした比較をしていきたいと思います。

解析をしてどうするということではないのですが、とりあえず興味本位です。

思い起こせば40年近く前、仕事でFEM解析（有限要素法解析）をやっていた時、いかに精度を落とさずに要素数を減らして計算時間を短縮するかに四苦八苦して、それでも大型コンピュータで何時間もかかって結果を得ていたことを考えると、自宅のPCで簡単に解析できるのは夢のようです。