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「深さ方向応力分布グラフ作成モジュール」使用事例

NOCPACは、表面下応力計算結果をCSVファイルとして出力しますが、一定深さ毎にX-Y面上の応力が出力されるため、深さ方向の分布を得ることが、厄介でした。Ver1.4から、「深さ方向応力分布グラフ作成モジュール」が同梱され、この作業が簡単にできるようになりました。
ここでは、NOCPAC解析事例c1を採り上げ、「深さ方向応力分布グラフ作成モジュール」を使用し、理論解のわかっている深さ方向τyz分布作成事例について記載します。

事例c1では、球と球の接触を採り上げていますが、内容説明は割愛させていただきます（解析事例c1の頁をご参照ください）。
【面圧メッシュ】　0.8×0.8mmの正方形領域を40分割し、幅0.02×0.02mmのメッシュを作成しました。
　　　　　　　　　従って、要素数は40×40（ノード数は41×41）のメッシュとなります。
【応力メッシュ】　メッシュは、x方向、y方向、z方向とも、0.01mmの等間隔で作成しました。
　　　　　　　　　x方向：1.5mm〜2.0mm（節点数51）
　　　　　　　　　y方向：-0.5mm〜0mm（節点数51）
　　　　　　　　　z方向：0.01mm〜0.2mm（節点数20）

＜解析結果＞

１．深さ方向τyz分布
最大τyzが発生する位置を通るように深さ方向τyz分布グラフを作成することを目的とします。

　　　　

　　　　図１　深さ方向τyz理論解　　　　　　図２　深さ方向τyz分布（NOCPAC；x=2mm, y=0.31mm）

図１は理論解で、岡本純三「ころがり軸受・ころ軸受の動的負荷容量 --Lundberg-Palmgrenの詳解--」の図1.5/3を掲載したものです。b/aは接触楕円長さ長径と短径の比で、点接触の場合b/a=1です。

図２は、NOCPAC解ですが、ピークを捉えることを目的としているため、図１と比べて深さ方向計算領域が少なくなっています。また、メッシュ粗さの問題から、τyzのピーク位置と全く同じ位置のものではありません。すなわち、事例c1の表２のLP欄記載のように、最大τyz理論値は、x0=接触点中央（x0=2mm）, y0=0.311mm, z0=0.129mmの位置で発生し、その値は763(MPa)ですが、事例c1で、これに一番近いメッシュは、x=2mm, y=0.31mmであり、xは一致しますが、yは0.001mmずれており、この位置で深さ方向分布を「グラフ作成モジュール」で作成したものです。なお、「グラフ作成モジュール」では、応力値も出力され、その値は表１のようでした。

　　　　　　　表１　深さ方向τyzの値
　　　　　　　


表１では、τyz最大値はz=0.13mm位置で発生しており、その値は754MPaでした。この値は事例c1の表２の値と同じですが、ピーク位置にメッシュがないため、理論解763(MPa)と比べて若干異なっています（誤差1%）。


「深さ方向応力分布グラフ作成モジュール」の入力画面は、図３のようで、応力計算結果のファイル名称、X,Y座標値、z方向分割数を入力して、「グラフ作成」ボタンを押すだけで図２，表１の結果が得られます。

　　　　図３　「深さ方向応力分布グラフ作成モジュール」の入力画面
　　　　

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