マルチボディダイナミクスモジュールアップデート

COMSOL Multiphysics® バージョン 5.3a のマルチボディダイナミクスモジュールでは集中機械系とカムフォロワージョイントタイプが加わりました. 詳細は以下をご覧ください.

集中機械系フィジックスインターフェース

新しい集中機械系フィジックスインターフェースでは非グラフィカルなフォーマット, つまり, 質量, ダンパー, スプリングなどにより, 離散機械系をモデル化することができます. これはラウドスピーカーなどの電気機械系の等価回路モデルの作成に特に便利です. このインターフェースは 0D から 3D までの任意のコンポーネントに追加することができます. 集中コンポーネントは任意の次元の有限要素モデルと連結することができます.

A demonstration of the Lumped Mechanical System interface in the Multibody Dynamics Module. 集中機械系インターフェースにおける機能 集中機械系インターフェースにおける機能

カムフォロワージョイント

マルチボディダイナミクスインターフェースの新しい「カムフォロワージョイント」はあるオブジェクト上のある点が別のオブジェクトの境界に従うような場合のモデル化に使います. この新しい機能はカムシャフトやそれに類似のメカニズムのモデル化を遥かに容易にします. カムとフォロワーは剛体でもフレキシブルでも構いません. その結果, この2つの部品間の接触力を計算することができます.

A model geometry with the Cam-Follower joint, new with version 5.3a of the COMSOL software. カムフォロワージョイントでモデル化されたカムフォロワーメカニズム カムフォロワージョイントでモデル化されたカムフォロワーメカニズム

デフォルトプロットの改善

構造力学フィジックスインターフェースのデフォルトプロットがさらに情報量のある可視化になりました. それに対応してアプリケーションライブラリのチュートリアルも更新されました. 新しくなった点の主要なものは次の通りです:

  • フォン・ミーゼス応力プロットのカラーテーブルがレインボーライトになりました.
  • 固有周波数と線形バックリングスタディのモード形状プロットのカラーテーブルが AuroraBorealis になりました.
  • モード形状プロットにおいて, 物理的な意味を持たないモード振幅のレジェンドをなくしました.
  • 「梁」と「トラス」インターフェースの断面力プロットが, カラー範囲が対称であるウェーブになりました. これにより張力と圧縮の区別が一目でできるようになりました.
  • 接触解析において接触圧力プロットがラインプロット (2D) またはコンター (3D) として加わりました.
  • 応力線形化のデフォルトプロットにレジェンドが加わりました.
  • 「シェル」インターフェースの非変形ジオメトリプロットが新しい色になりました.
  • 塑性やクリープなどの材料モデルが使われる場合, 有効塑性歪など, 関連する歪量のコンタープロットが応力プロットと重ねて描画されます.
    • 非線形構造材料モジュールとジオメカにクスモジュールに適用されます.
  • 「疲労解析」インターフェースでは予想される破壊サイクルと使用因子にトラフィックカラーが使用されます. 疲労解析モジュールに適用されます.
A visual comparison of the improved default plot in COMSOL Multiphysics version 5.3a and an older software version. この例では, 応力プロットではレインボーライトカラーテーブルによる明るい色に加えて, 塑性歪のコンターおよび接触圧のコンターがデフォルトでプロットされています. 比較のために前のバージョン 5.3 のデフォルトプロットを示しています. この例では, 応力プロットではレインボーライトカラーテーブルによる明るい色に加えて, 塑性歪のコンターおよび接触圧のコンターがデフォルトでプロットされています. 比較のために前のバージョン 5.3 のデフォルトプロットを示しています.

新しいチュートリアルモデル:ラジアルカムベースのバルブ開閉メカニズムのモデリング

このチュートリアルモデルではロッカーアームとラジアルカムを持つスプリング荷重のバルブ開閉メカニズムを解析します. 全てのコンポーネントは剛体としてモデル化され, 角柱, ヒンジ, スロットジョイント, 新しいカムフォロワージョイントで連結されます. いろいろなスプリング剛性値に対する過渡解析を行います. フォロワー速度, フォロワー加速度, カムフォロワー加速度, カムフォロワー連結力, 要求トルクなどを出力します.

Visualization results of a radial cam-based valve-opening mechanism model. 表面プロットは垂直速度を, 矢印はコンポーネントの速度場を示します. フォロワーの加速度履歴が示されています. 表面プロットは垂直速度を, 矢印はコンポーネントの速度場を示します. フォロワーの加速度履歴が示されています.

アプリケーションライブラリパス
Multibody_Dynamics_Module/Tutorials/radial_cam_follower

新しいチュートリアルモデル:自動車サスペンション系の集中モデル

このチュートリアルでは11度の自由度を持つ自動車サスペンション系を集中モデルで解析します. 「集中機械系インターフェース」の「質量」, 「スプリング」, 「ダンパー」ノードを使ってサスペンション系を含むホイールと乗車人を含めたカーシートをモデル化します. 自動車ボディは3度の自由度を有し, マルチボディダイナミクスインターフェースで剛体としてモデル化されます. ある道路プロファイルでの自動車の運動とシートの振動を過渡解析します.

A collage from the Lumped Model of a Vehicle Suspension System tutorial model.

自動車ボディの概念的モデル. ホイールとシート (背面) は集中機械系インターフェース (透明) の対応するノードを通してモデル化されています. 4つのカーシート (前面) の加速度が計算されています.

自動車ボディの概念的モデル. ホイールとシート (背面) は集中機械系インターフェース (透明) の対応するノードを通してモデル化されています. 4つのカーシート (前面) の加速度が計算されています.

アプリケーションライブラリパス:
Multibody_Dynamics_Module/Automotive_and_Aerospace/lumped_vehicle_suspension_system

新しいチュートリアルモデル:人体の集中モデル

このモデルでは5度の自由度を持つ人体の集中モデルを解析することができます. 「集中機械系インターフェース」の「質量」, 「スプリング」, 「ダンパー」ノードを使って人体と靴と地面を解析します. 最初に系の自然周波数を固有値解析で求めます. 次に, 周波数応答解析により特定のベース励起に対する系の応答を解析します.

A transmissibility plot from the Lumped Model of a Human Body tutorial. 3つの異なる土壌剛性値に対する地面から人体下部への振動透過性 3つの異なる土壌剛性値に対する地面から人体下部への振動透過性

アプリケーションライブラリパス:
Multibody_Dynamics_Module/Biomechanics/lumped_human_body