3D-CAD CAE解析入門編 と言っても小学生程度の物理は必要かも

超高機能なSolidWorksでも材料強度や安全率などは、小学校程度の物理を理解してないとなかなか解析するのは大変です。SolidWorks Lab(ラボ)では基本的な操作方法を掲載していますが、こちらのサイトではSolidWorks SimulationXpressまたは一般の3D-CAD で扱える解析とそれに必要な簡単な物理(小学生程度)の学習をします。このサイトも初心者向けになっていますのでご了承ください。

力の合成

力には方向と大きさを合わせたベクトルという文言が出てきます。解析では必須項目です。このベクトルが理解でいている方は物理編は飛ばして大丈夫です。

 

ベクトル

力の合成みたいなものです。

「c」の矢印方向の力の大きさと「b」方向の力の大きさを合成したものが「a」の力になります。

理由は後述しますが、計算式は
$$a=\sqrt{b^2+c^2}$$

直角三角形なら
$$a=\frac{c}{\sin\theta}$$
って感じ。

単純に「a=b+c」にすると大問題です。まぁたいていの方はわかるともいますが…

衝撃の力

衝撃力もわかりずらいところがあると思います。ピンときた方はとばしておっけー。

頑丈な壁と柔軟な壁の衝突

物体が壁に衝突するときの力は同じスピードなら頑丈に設置されている壁に衝突するのと、あやふやに設置されている壁にぶつかるのでは力の値がかわってきます。

矢印の方向に物体を動かして壁にぶつけたとき上の画像の方が衝撃力が強くなります。なんとなくそんな気がしますよね。

 

 

下の画像はかべが動きやすいためあまり衝撃が強くない感じ。


 

制動距離で衝撃力が変わる

物体が衝突してから、完全に止まるまでの時間で衝撃力が決まったりします。

物体が壁に当たった瞬間

壁と物体が完全に停止した状態

物体が壁に衝突して完全に停止するまでの時間が短いほど衝撃力が大きくなる。

短時間で停止する場合は、摩擦熱や変形が大きく生じちゃいます。

これを専門用語で「力積」という人もいます。

力積
I=FΔt

この式も後程解説します。


他にも、長い棒を持った時、端を持つのと、真ん中を持ったりする場合は力加減が違います。

いろいろと、ややこしいことがあって、せっかくSolidWorksのSimulationが利用できても実際にモデル検証しようと思うと「あれ!どこにどんな荷重がかかるの?」なんてことになります。

それではこまりますので、最低限の物理を学習しましょう。

今回はこれで終了です。

お疲れさまでした。

 

3D-CAD CAE 解析と物理の学習まで無料版SimulationXpress 使い方入門編

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