フリーボディ断面プロットの作成、編集、表示

フリーボディプロットツールを使用すると、フリーボディ断面の結果を視覚化できます。

Free Body Plotツールを使用して、以下を表示します：
  • 一連のフリーボディ断面の節点における変位と回転
  • 一連のフリーボディ断面の力とモーメント：
    • 各断面の合計として
    • 各フリーボディ断面の節点に作用するフリーボディの力として
    • 内力と与えられる力の寄与の確認
  • モデル上のパスに沿ってプロットされた力またはモーメント成分をトレースします。

Plotワークフローを使用して、複数のFBD Plotエンティティ（アクティブになるのは一度に1つのみ）を作成できます。

  1. PostリボンでPlot Free-Bodyツールを選択します。
    図 1.


  2. ガイドバーでをクリックし、FBDプロットを選択します。
  3. オプション: PostリボンのPlotグループからCreate FBD Plot controlsサテライトツールを選択、新しいFBDプロットを定義します。
    図 2.


  4. プロットを表示するフリーボディ断面またはフリーボディグループのサブセットを選択します。
    重要: この選択がないと意味のないプロットの表示になります。
  5. オプション: ガイドバーからをクリックし、現在のプロット定義を確認および編集します。
    1. フリーボディの移動および回転のプロット。
    2. フリーボディの力とモーメントのプロット。
    3. フリーボディの力とモーメントのトレースプロット。
  6. Plotをクリックし、プロットを表示します。
  7. 次のいずれかを選択します：
    • をクリックし、変更点を保存してツールを閉じます。
    • プロットをクリアするにはをクリックします。
    • 変更を保存せずにツールを終了するにはをクリックします。
ヒント:
  • プロットは、現在の荷重ケースとステップに基づいており、ステータスバーやブラウザからレビューや更新が可能です。
  • 既存のプロットは、Resultsブラウザのプロットアイコンを使って表示またはクリアすることもできます。
  • 表示されているプロットの定義を編集すると、グラフィックスが自動的に更新されます。大きなモデルの場合、プロットを表示しない方が、プロット定義の編集が速くなることがあります。
  • Plotツール内では、表示されるコンポーネントは凡例から制御できます（ステータスと色）。

フリーボディの移動および回転のプロット

  1. fbdplotダイアログで、Section TypeにTranslation/Rotationを選択します。
  2. プロットに使用する座標系を選択します。
    • Free Body System：各フリーボディ断面エンティティでの座標系の選択を優先します。
    • Global System：エンティティレベルでの設定を無視し、グローバル（基本）座標系で値を評価およびプロットします。
    • User System：エンティティレベルでの設定を無視し、選択したユーザーの直交座標系で値を評価およびプロットします。
  3. オプション: 変位と回転の両方の表示オプションを変更します。
    • Components：選択したコンポーネントの変位と回転の矢印を表示します。
    • Resultant Plane on Direction-1：
      • 法線はX成分にマッピングされます。
      • 接線はY,Z成分の結果ベクトルになります。
    • Resultant Plane on Direction-2：
      • 法線はY成分にマッピングされます。
      • 接線はZ,X成分の結果ベクトルになります。
    • Resultant Plane on Direction-3：
      • 法線はZ成分にマッピングされます。
      • 接線はX,Y成分の結果ベクトルになります。
    注: X,Y,Zは、指定された座標系によって定義されます。フリーボディ断面が平面で定義されている場合、Zはその平面の法線です。このツールは、選択したフリーボディ断面の各節点に、選択した変位成分と回転成分を表す矢印を表示します。
    図 3. 変位と回転のプロット
    図 4.


フリーボディの力とモーメントのプロット

  1. fbdplotダイアログのSection TypeにForce/Momentを選択して、選択した各フリーボディ断面に作用する力とモーメントを計算し、プロットします。
  2. プロットするデータタイプを選択します。
    • Resultant： 合計ポイントで合計された力とモーメントをプロットします。
    • Free Body： 各結合点での内力をプロットします。
    • Grid Point： 選択した寄与による節点力をプロットします。
      • Internal forces
      • Applied Forces
      • SPC forces
      • MPC forces
  3. プロットに使用する座標系を選択します。
    • Free Body System： 各フリーボディ断面エンティティでの座標系の選択を優先します。
    • Global System： エンティティレベルでの設定を無視し、グローバル（基本）座標系で値を評価およびプロットします。
    • User System： エンティティレベルでの設定を無視し、選択したユーザーの直交座標系で値を評価およびプロットします。
    重要: 詳細については、力とモーメントの座標系変換を参照してください。
  4. 力とモーメントの両方の表示オプションを変更します。
    • Components： 選択したコンポーネントの力とモーメントの矢印を表示します。
    • Resultant Plane on Direction-1：
      • 法線はX成分にマッピングされます。
      • 接線はY、Z成分の結果ベクトルになります。
      。
    • Resultant Plane on Direction-2：
      • 法線はY成分にマッピングされます。
      • 接線はZ、X成分の結果ベクトルになります。
    • Resultant Plane on Direction-3：
      • 法線はZ成分にマッピングされます。
      • 接線はX、Y成分の結果ベクトルになります。
    注: X、Y、Zは、指定されたResolved-in座標系によって定義されます。フリーボディ断面が平面で定義されている場合、Zはその平面の法線です。
データタイプとしてFree BodyまたはGrid Pointが選択されている場合、選択されたフリーボディ断面の各節点に矢印が生成されます。データタイプとしてResultantが選択されている場合、合計ポイントで合計された力とモーメントのみが表示されます。
図 5. オプションを使用した力とモーメントのプロット


図 6.


フリーボディの力とモーメントのトレースプロット

  1. ガイドバーでFree Body Groupsを選択します。
  2. ConfigでSection cutsを選択します。
  3. Section Typeには、Trace Plotを選択します。
  4. プロットに使用する座標系を選択します。
    • Free Body System： 各フリーボディ断面エンティティの平面を定義する座標系を使用します。
    • Global System： エンティティレベルでの設定を無視し、グローバル（基本）座標系で値を評価およびプロットします。
    • User System： エンティティレベルでの設定を無視し、選択したユーザーの直交座標系で値を評価およびプロットします。
  5. Plot Directionを選択します。
    • Global X,Y,Z： グローバル座標系で選択した軸に沿ってベクトルをプロットします。
    • Plane X： フリーボディ断面のローカルなXベクトルを使用します。
    • Plane Y： フリーボディ断面のローカルなYベクトルを使用します。
    • Local X, Y, Z：
      • Resolved-inローカル座標系の場合にのみ使用できます。
      • ベクトルのプロットにローカル座標系の軸を使用します。
  6. Sum atを選択します。
    • Summation point： 各フリーボディ断面の合計ポイント位置を使用して、モーメントを合計します。
    • Centroid： 各フリーボディ断面の重心を使用して、フリーボディ断面の設定を変更せずにモーメントを合計します。
    注: フリーボディグループによりフリーボディ断面が生成されると、その位置が自動的に更新されます。Sum atをCentroidまたはSummation Pointに変更してもその値は変わりません。
  7. Display atを選択します。
    • Summation point： フリーボディ断面の合計ポイント位置に基づいてトレースプロットを表示します。
    • Centroid：各フリーボディ断面の重心を使用して、フリーボディ断面の設定を変更せずにモーメントを合計します。
    図 7. トレースプロット


    図 8.


力とモーメントの座標系変換

Analysis System

力/モーメントのプロットでメッシュベース（support==Mesh）のフリーボディ断面を使用することができます。したがって、エンティティレベルでResolve-inを Analysis systemに設定することができます。

これにより、フリーボディ断面の各節点の力を抽出するために使用される座標系は、指定された節点の出力座標系と同じとなり、節点ごとに変更することができます。要求されたプロットがResultant Forcesの場合、ローカル座標系は無視されます。

Resolve-inをFree Body Systemに設定してプロットを行い、フリーボディ断面がメッシュベースの断面で、座標系がAnalysis Systemに設定されている場合：
  • 結果はファイルからグローバル座標系で抽出されます。2023.1以前のOptiStructで作成された場合H3Dファイルに関する既知の制限事項を参照してください。
  • 節点出力座標系は、現在のセッションから抽出されます。
  • グローバル座標系から節点で割り当てられている出力座標系への変換が適用されます。
つまり、以下のとおりです：
  • 節点に新しい出力座標系を割り当て、実行時に使用された座標系に関係なくその出力座標系で結果をポスト処理するようになっています。
  • 現在節点に割り当てられているセッション座標系が実行時に使用されたソルバーデックと一致する場合、解析座標系はソルバー実行の解析座標系と一致します。

Analysis Systemオプションは、Resultantプロットの場合は一般に意味を持ちません。出力座標系で合計ポイントがNode IDに設定されていても、結果は常にグローバル座標系に沿ってプロットされます。

断面座標系

平面で定義されるエンティティのデフォルト座標系は、以下によって形成される座標系です：
  • Z軸 = 平面法線
  • Y軸 = （平面法線）^（方向ベクトル）
  • X軸 = （Y軸）^（Z軸）

エンティティの定義および編集に使用されるマニピュレータは直交ベクトルを格納しているため、通常、x軸はそのままOrientationと一致します。

結果ファイルからグローバル座標系で生の結果が抽出され、平面のローカル座標系に変換されます。

H3Dファイルに関する既知の制限事項

OptiStructのネイティブ*.h3dファイルには既知の制限事項があります。結果は常に節点の出力座標系でのX、Y、Z成分出力として*.h3dファイルに保存されますが、結果ファイルにはこの座標系の情報がありません。上記すべての変換は、生の結果を出力座標系かグローバル座標系のいずれかで提供できるリーダーに依存しています。したがって、さらに変換が適用される可能性もあります。OptiStruct 2023.1で、この問題は修正されました。この修正により、FPFORCE(ALL,FBD)の出力が要求されると、OptiStructは、適切な変換を実行するために使用されるデータをBasicシステムに直接書き込みます。

旧バージョンのOptiStructを使用する場合、節点が後のフリーボディ断面で使用され、出力システムが割り当てられている際は、*.h3dファイルを使用しないことをお勧めします。この制限事項は、*.op2および*.hdf5ファイルには適用されません（モデル情報がファイルにも保存されている場合）。