フリーの3Dcadソフト：FreeCADを使って、アルミ金具の3軸方向に力をかけた時、その軸と他の軸に及ぼすtresca応力を調べてみる。先ず、design-partsから加算直方体にて、全体の骨格となる形状を作図する。続いて、減算円柱、減算直方体を用いて穴空けをして、下図の様な形状の金具を作る。
上から見た俯瞰図 Fig-1 下から見た底面図 Fig-2
上端の直方体に各軸方向の力を加える。 下端にある直方体底面が固定面となる。
下図が金具全容のbody画面である。
次に、FEMに切換えZ軸の解析を進める。 AnalysisからMaterialSolidでアルミを選択する。続いて,fig2の固定面をConstrainFixedで設定し、ConsrainForceからFig1の上端直方体の上面に100Nの荷重を設定する。続いて、BodyをclickしてGmshを選択し、要素次元＝３D,次数＝2nd、最大要素サイズ=3mmとして、適用ボタンをclickする。メッシュのかかった状態が下図である。
この状態でメインメニューの求解からソルバーCalculix標準を選択すると、左のモデルタグ内のAnalysisにSolverCcxToolsができる。これを選択した状態で右欄のアイコン：ソルバー計算の実行をclickすると、計算が始まり約１０数秒後に終了する。この時にできたPipeline_CCX_Resultsをdouble-clickし、下図のようにタスク内の項目を選択するとTresca-stressが表示される。
これがZ軸の解析結果で下図となる。
同様の手順でX軸を解析する。
同様の手順でY軸を解析する。
以上の結果から、各軸にかかる応力の強さと他軸への影響度を知ることが出来る。
Z、X軸に荷重をかけた場合、他軸への影響は少ないが、Y軸の場合はZ軸に少し影響が見られる。この点に改良の余地がありそうである。
