貫通 / 交差の管理

Penetration Checkツールで、貫通および交差する要素の接触、コンポーネントまたはグループをチェックします。

貫通および交差は、個々に、もしくはまとめて使用することができます。貫通とは、シェル要素の材料板厚の重なりとして定義され、交差とは、互いに通過している要素として定義されます。

  1. Validateリボンから Penetrationツールをクリックします。


    図 1.
    Penetrationsブラウザが開きます。
  2. 貫通チェックを設定し、組み込まれたアルゴリズムを使用して交差 / 貫通をチェックします。
    1. Penetrationsブラウザでをクリックし、collision setupウィジットを起動します。
    2. Check Method欄で、Embedded algorithmを選択します。
      制約事項: これは、LS-DYNAプロファイルでのみ利用できます。
    3. Check Type欄でチェック項目を選択します。
    4. Entity type欄で、チェックされるエンティティタイプを選択します。
    5. Selection欄で、接触(グループ)または要素を選択します。
      複数の接触を選択することで、ソルバーのルールに従った貫通チェックが実行されます。貫通要素が見つかった場合、その結果がPenetrationブラウザに表示されます。結果は、貫通候補選択に使用されたエンティティタイプに関わらず、コンポーネントペアごとに表示されます。
    6. Minimum penetration depthを使用して、貫通深さの値が低い貫通を除外します。
    7. Thicknessオプションを選択します。
      制約事項: コンポーネントチェックでのみ利用可能です。
      • Component/Elements thicknessを選択すると、調整を適用せず、コンポーネント内の各要素について、コンポーネントのプロパティカードに指定された板厚値を使用します。
      • Thickness multiplierを選択すると、貫通チェックのため、選択されたエンティティの板厚に入力された値が掛けられます。非整数値は受け入れ可能ですが、負の値は使用できません。
      • Uniform thicknessを選択すると、既存のコンポーネントの板厚を無視し、代わりに、モデル内のすべてのコンポーネント用のUniform Thickness欄に入力された値を使用します。
        注: Uniform thicknessは、デフォルトのHyperMeshユーザープロファイルで板厚情報が不足している際、もしくは板厚が指定されていないモデルについて作業を行う際の対応策として使用できます。
    8. Thickness > sizeオプションを選択します。
      制約事項: コンポーネントチェックでのみ利用可能です。
      • Ignore self-penetrations when thickness > elem size
      • Consider self-penetrations when thickenss > elem size
    9. エッジの貫通を考慮する場合、Consider edge penetrationsチェックボックスを選択します。
    10. 境界シェルエッジの処理アルゴリズムを選択します。
      • コンポーネントの外部境界を平坦であるとみなす場合、Flat edgesを選択します。


        図 2. Flat Edges
      • コンポーネントの厚みと同じ直径を持つ円柱によ​​ってコンポーネントの外部境界を拡張する場合、Rounded edgesを選択します。


        図 3. Rounded Edges
    11. Checkをクリックします。
      チェックが完了すると、検出された交差と貫通がブラウザに表示されます。


      図 4.
  3. ブラウザ内のビューコントロールを使用して、貫通と交差を確認します。


    図 5.
  4. 貫通と交差を修正します。
    修正 操作方法
    手動
    1. ブラウザ内で修正するグループ / コンポーネントを選択します。
    2. Collisionツールバーのをクリックします。更なるツールが表示されます。


      図 6.
    3. 移動する要素または節点を選択します。
    4. 選択した要素 / 節点を移動します。
    5. ほかに交差と貫通が存在しないかどうかを再確認するため、をクリックします。
    自動
    1. ブラウザ内で修正するグループ / コンポーネントを選択します。
    2. Collisionツールバーのをクリックします。
    ヒント:
    • コンポーネントが別のコンポーネントと交差する場合、コンポーネントを右クリックし、コンテキストメニューからFind Matching Penetrating Component Pairを選択し、貫通リストから同じコンポーネントペアを検索します。そのペアが貫通しない場合、メッセージが表示されます。
    • 貫通解除修正を行う際に、特定のコンポーネントを変更しないで残したい場合、そのコンポーネントを右クリックし、コンテキストメニューからLock Componentを選択します。ツリー内のコンポーネント名の上に、赤色の南京錠が表示され、それがロックされていることを示します。ロックされたコンポーネント内の節点は、Collisionツールによって動かすことはできません。アンロックするには、ロックされているコンポーネントを右クリックし、コンテキストメニューからUnlock Componentを選択します。


      図 7.
    • ブラウザで列の見出しをクリックすることで、その列がソートされます。たとえば、Violationsの見出しをクリックすると、それらの違反番号に従って親コンポーネントがソートされます。列の見出し内の小さな三角形矢印は、コンポーネントが昇順降順のいずれでソートされるかを示し、繰り返しクリックすることで、それら2つのオプションが切り替わります。
  5. 貫通チェックを設定し、ソルバー出力ファイルのリーダー方法を使用して貫通のソルバー出力ファイルをチェックします。
    制約事項: これは、LS-DYNAプロファイルでのみ利用できます。LS-DYNAメッセージファイルまたはd3hspファイルを読み込んで、Penetrationブラウザにこれらの貫通情報を表示します。
    1. Penetrationsブラウザでをクリックし、collision setupウィジットを起動します。
    2. Check Method欄で、Solver output file readerを選択します。
    3. 選択欄で、貫通のチェックが必要な接触(グループ)を選択します。
      接触が選択されていない場合、ソルバー出力ファイルに書き込まれたすべての接触のすべての貫通がブラウザに表示されます。
    4. ソルバー出力ディレクトリで、ソルバー出力ファイルがあるパスに移動して選択します。
    5. Minimum penetration depthを使用して、貫通深さの値が低い貫通を除外します。
    6. 貫通節点と貫通セグメントを含むソルバーセットを自動生成するには、Create sets of failed entitiesチェックボックスを選択します。
    7. Checkをクリックすると、ソルバー出力ファイルが読み込まれ、ブラウザに貫通が入力されます。
    8. 自動または手動で貫通部を修正します。

Penetration Checkブラウザ

Penetration Checkブラウザのユーザーインターフェースの概要。

Collisionツールバー

オプション 内容
衝突設定ウィジェットを起動します。これを使用して、Penetration Checkを設定し、交差 / 貫通をチェックできます。
衝突チェックを再度実行します。衝突チェックをコントロールする属性を変更した場合やメッシュを変更した場合は、これを実行することをお勧めします。
Optionsダイアログ内の設定に基づいて、ブラウザ内で選択した交差 / 貫通の自動修正を試みます。

ブラウザにリストされているすべての交差 / 貫通の修正を実行できますが、貫通の自動修正を実行する前に、すべての交差を解決することを強くお勧めします。

交差 / 貫通を手動で修正できます。選択すると、自動ではなく手動で貫通を修正するために使用できる追加ツールがブラウザ内に表示されます。
衝突実行の結果を.txtまたは.csvファイルにエクスポートします。

節点ペアおよび節点と要素のペアがサポートされています。

グラフィックス領域に複数の衝突が表示されている場合、グラフィックス領域で選択を行った後、このボタンをクリックすると、Collisionブラウザでその衝突ペアが特定されます。
選択した貫通の節点リストが表示され、貫通するすべての節点の貫通深さ(板厚から残りの距離を引いた値)、板厚、相対貫通(貫通深さを板厚で割った値)、および残りの距離がレポートされます。

ビューコントロール

ボタン 動作
ブラウザでユーザーが1つのコンポーネントを選択した際、貫通または交差が生じるすべての要素がハイライト表示されます。
ブラウザでユーザーが選択したコンポーネントと干渉する要素(ソリッド色で表示される)以外のすべての要素を透明(ワイヤーフレーム)で表示します。
選択されたコンポーネント内の貫通要素のカラー階調度を表示し、関与している要素の貫通の度合いを示します。

このモードは、深さを決定できないため、交差については適用できません。

要素の相対的な貫通の度合いを示すカラー階調度を表示します。
ブラウザ内でユーザーが選択したコンポーネント内の各貫通要素について個々のベクトルを表示します。これらのベクトルは、選択されたコンポーネントおよびその交差するコンポーネントの両方について、貫通の方向と深さを示します。

このモードは、深さを決定できないため、交差については適用できません。

不合格要素をその画面サイズに合わせて表示します。

この機能は、モデルサイズが大きい場合、微小な貫通の細かい領域の検出や表示において大変役立ちます。この機能は、モデルサイズが大きい場合、微小な貫通の細かい領域の検出や表示において大変役立ちます。このオプションがアクティブである場合、自動的に、ブラウザ内でユーザーがクリックしたコンポーネントの貫通要素のみを対象にフィット表示されます。このオプションを再度クリックすると、このフィットモードは非アクティブとなります。

モデル内のすべての要素のマスクを解除することで、すべての要素を表示しますが、モデル形状など他のマスクされたエンティティはマスク解除しません。
貫通または交差を有するコンポーネントを除き、モデル内のすべてをマスクします。これは、貫通チェックを実行したコンポーネントのみに適用されます。したがって、他のコンポーネントにおいて干渉が存在する場合でも、そのコンポーネントがチェックの対象となっていなければ、認識できていないため、その干渉については表示されず、マスクされます。
貫通または交差している特定の要素を除き、干渉コンポーネントを含むモデル内のすべてをマスクします。


貫通または交差している特定の要素とその周辺を除き、干渉コンポーネントを含むモデル内のすべてをマスクします。

Manual Fixツール

ボタン 動作
Select Elements By Tree。有効な場合、ブラウザの最下位レベルのコンポーネントをクリックすると、その不合格要素がすべて選択されます。
Select Elements Manually。有効な場合、ブラウザの最下位レベルのコンポーネントに属する各要素をクリックすることができます。不合格ではない要素や不合格要素のサブセットを選択することも可能です。
Select Nodes By Tree。有効な場合、ブラウザの最下位レベルのコンポーネントをクリックすると、その不合格要素内の貫通節点がすべて選択されます。Select Elements By Treeとの違いは、貫通を修正(不合格要素の形状を変更)するために、要素群全体ではなく個々の節点を移動できる点にあります。
Select Nodes Manually。有効な場合、ブラウザの最下位レベルのコンポーネントに属する各節点をクリックすることができます。不合格ではない要素の個々の節点や不合格要素に属する節点のサブセットを選択することも可能です。
選択した節点または要素を手動で移動する方向を特定します。下部の隅にある小さな三角形をクリックし、次のいずれかを選択します:
選択された要素、選択された節点の場合は関連する要素の平均法線に沿って移動。
固定のベクトルに沿って移動。
X軸に沿って移動。
Y軸に沿って移動。
Z軸に沿って移動。
モデル内の選択した既存のベクトルエンティティに沿って移動。
方向ベクトルを定義するために選択したモデル内の節点に沿って移動。2つの節点を選択した場合、方向が定義されます。3つの節点をピックした場合、方向は、指定された3つの節点が定義するプレーンの法線となります(3つ以上の節点がピックされると、最後から3つまでの節点のみが使用されます)。
選択した節点 / 要素を、数値テキストボックスで指定した量だけ、指定された方向と逆に移動します。
選択した節点 / 要素を、数値テキストボックスで指定した量だけ、指定された方向に移動します。

概要

HyperMeshの新しいPenetration Checkツールは、手持ちの各有限要素ソルバーを最大限に模倣するように設計されています。こうすることで、特定された初期貫通は、ソルバー自体によって検出された貫通とほぼ等しくなります。

ほとんどの有限要素ソルバーでは、貫通と交差の2つのタイプの衝突を扱います。

Penetrations

貫通自体は、節点 - セグメントとエッジ - エッジの2つの貫通カテゴリに大別されます。ほとんどの商用有限要素ソルバーでは、節点 - セグメントのみ、エッジ - エッジのみ、そしてたいていの場合は、節点 - セグメントとエッジ - エッジの組み合わせのインターフェースを提供しています。

節点 - セグメントの貫通
節点 - セグメントの貫通は、セカンダリ節点が、メインセグメントの板厚内に空間的に配置されている場合に生じます。


図 8.

このような貫通は通常、ソルバーによって“節点 - サーフェス”の貫通として報告されます。貫通チェックにおいて、セカンダリ節点は、結合されているすべてのセカンダリセグメントの最大板厚に数値的に等しい直径を持つ球体です。

貫通の検出に使用される“ギャップ” = (セカンダリ節点の板厚 / 2) + (メインセグメントの板厚 / 2)


図 9.
セグメント境界における節点貫通を正確に特定するため、ほとんどの商用有限要素ソルバーと同様に、Penetration Checkツールは、下図のようにセグメント境界のエッジに仮想円筒を追加します:


図 10.
貫通は、セカンダリ節点がメインセグメントの仮想円筒エッジと衝突する場合にも発生します。


図 11.
このような貫通を“節点 - エッジ”として別個に報告するソルバーもあれば、“節点 - サーフェス”としてまとめているソルバーもあります。
フラット境界のシェルエッジの処理:節点 - サーフェス貫通のチェックにおいて、一部の最新の接触インターフェースでは、(シェルコンポーネントのフリーエッジに沿った)シェル要素のフリー / 境界エッジ上に仮想円筒が追加されないようにするためのパラメータが用意されています。
これにより、物理モデルを正確に表すジオメトリでチェックが実行されるようになったため、シェルコンポーネントのフリーエッジで‘真の’貫通を特定できます。
Penetration Checkツール内のこのような最新のインターフェースでは、次のことが当てはまります:
  • メインシェル要素のフリー / 境界エッジに仮想円筒は追加されません。
  • シェル要素のセカンダリ節点については、シェル要素の材料外にあるセカンダリ節点の球部分は無視されます。


    図 12.
注: セカンダリ節点の球を、3つ以上のフリー / 境界シェルエッジに結合することはできません。3つ以上のフリー / 境界シェルエッジに結合されている場合、そのセカンダリ節点の球は完全に保持されます。
エッジ - エッジの貫通
エッジ - エッジの貫通は、セグメントの2つの異なる仮想エッジ円筒(共通の節点を共有していないもの)が相互に干渉する場合に発生する貫通です。


図 13.
ほとんどのソルバーでは、このような貫通は“エッジ - エッジ”の貫通として区別して報告されます。
特殊なユースケース
板厚が非常に大きいセグメントに起因する自己貫通。一部のインターフェースには、セグメントエッジ長と比べて板厚が大きいセグメントが含まれています。実行される貫通チェックのタイプによっては、同じコンポーネント内で貫通が生じることがあります。
節点 - サーフェスのチェックでは、1つの要素のセカンダリ節点の球が、隣接するメインセグメントの仮想円筒を貫通します。


図 14.
エッジ - エッジのチェックでは、同じセグメントの向かい合うエッジ上の2つの仮想円筒が相互に貫通します。


図 15.
一部のソルバーでは、節点 - サーフェスのチェック時に上記の問題が発生した場合の対策として、下記のいずれかまたは両方がサポートされています:
  • セカンダリ節点の周辺の貫通を無視する。同じコンポーネント内のセカンダリ節点と隣接するメインセグメント間の貫通は無視されます。Radiossでは、‘IREM_GAP = 2’と設定することで、この方法を/INTER/TYPE7タイプインターフェースに対してアクティブにすることができます。この方法をPenetration Checkツールでアクティブにすると、多大な計算負荷が生じるため、このツールのパフォーマンスに影響を与えます。
  • メインセグメントの板厚を指定した比率だけ小さくする。この方法は、LS-DYNAの単一サーフェス接触で見られ、板厚がセグメントの最短エッジ長の40%に低減されます。

Intersections

交差が生じるのは、要素のエッジが、他のシェル / ソリッド要素の中間のサーフェス / フェイスを横切っている場合です。


図 16.

交差チェックは、ソルバーパラメータの機能ではないため、ユーザープロファイルに依存しません。

ほとんどのソルバーでは、交差は報告されません。ただし、交差があると、解析時に重大な問題が発生するため、必ず回避してください。

サポートされるソルバー接触とパラメータ

LS-DYNAPAM-CRASH、およびRadiossソルバーカードの接触とパラメータ情報。

LS-DYNAソルバー接触

表 1.
Group Type Node to Surface Edge to Edge N2S Treatment when thickness > edge length
SINGLE_SURFACE Yes No オプション、最小エッジ長さの40%
AUTOMATIC_GENERAL Yes Yes オプション、最小エッジ長さの40%
NODES_TO_SURFACE Yes No None
SURFACE_TO_SURFACE Yes No None
SINGLE_EDGE No Yes N/A

PAM-CRASHソルバー接触

表 2.
Group Type Node to Surface Edge to Edge N2S Treatment when thickness > edge length
CNTAC Type 33 Yes No 近隣の貫通を無視
CNTAC Type 34 Yes No 近隣の貫通を無視
CNTAC Type 36 Yes No 近隣の貫通を無視
CNTAC Type 37 Yes Yes 近隣の貫通を無視
CNTAC Type 43 Yes Yes 近隣の貫通を無視
CNTAC Type 46 Yes Yes 近隣の貫通を無視

Radiossソルバー接触

表 3.
Group Type Node to Surface Edge to Edge N2S Treatment when thickness > edge length
/INTER/TYPE7 Yes No オプション。近隣の貫通を無視
/INTER/TYPE11 No Yes N/A
/INTER/TYPE19 Yes Yes N/A
/INTER/TYPE24 Yes Yes N/A

LS-DYNAソルバーパラメータ

表 4.
エンティティ ソルバーパラメータ
*CONTROL_CONTACT TH, TH_SF, SSTHK
*CONTROL_SHELL CNTCO
*CONTACT SST, SFST, MST, SFMT, SLDTHK, SOFT, THKOPT, SHLTHK, SHLEDG, SRNDE, MSTYP, SSTYP
*PART OPTT, SFT
*SECTION_SHELL T1、NLOC
*ELEMENT_SHELL THIC1, THIC2, THIC3, THIC4, OFFSET

PAM-CRASHソルバーパラメータ

表 5.
エンティティ ソルバーパラメータ
CNTAC / Hcont, ITPRT
PART / TCONT, H
SHELL / H
TSHEL / H

Radiossソルバーパラメータ

表 6.
エンティティ ソルバーパラメータ
/DEFAULT/INTER/TYPE7 IGap, IRem_Gap
/DEFAULT/INTER/TYPE11 IGap
/DEFAULT/INTER/TYPE19 IGap
/DEFAULT/INTER/TYPE24 IPen0, Inacti
/INTER/TYPE7 IGap, GapMin, GapMax, FScaleGap, IRem_Gap, %Mesh_Size
/INTER/TYPE11 IGap, GapMin
/INTER/TYPE19 IGap, GapMin, GapMax, FScaleGap
/INTER/TYPE24 IPen0, Grnod_Ids, GapMax_S, GapMax_M, PenMax, Inacti
/PART Thick
/PROP Thick
/SHELL Thick
/SH3N Thick

選択された貫通の節点リスト

貫通チェックの実行後に、貫通しているセカンダリ節点に関する詳細な情報が、選択された貫通の節点リストに表示されます。

節点リストを表示するには、Penetration Checkブラウザツールバー()でNode list for selected penetrationsをクリックします。下図のような節点リストが表示されます:


図 17.
このリストには、Penetrations Checkブラウザで選択されたComponents Pair(s)/Group(s)のすべての貫通しているセカンダリ節点に関する情報が含まれています。このテーブルの5つの列には、以下の情報が含まれています:
Node ID
貫通しているセカンダリ節点のID。
Pene. Depth
リストされている各セカンダリ節点の最大貫通深さ。
Thickness
リストに表示されている各セカンダリ節点のすべての貫通深さのうちの最大値に対応するギャップ(または板厚)値。
Rel. Pene
リストされている各セカンダリ節点の相対貫通値。Relative Penetration = Penetration Depth / Thickness。
Res. Dist
メインセグメントの中央面とセカンダリ節点の球の中心の間の残余距離(または物理的距離)。
1つのセカンダリ節点が複数のセグメントと衝突しているか(“Node to Surface”チェックから)、複数のエッジと衝突している1つのエッジに属している(“Edge to Edge”チェックから)場合(またはその両方の場合):
  • そのセカンダリ節点は、(複数エンティティの複数の貫通であっても)1回だけリストされます。
  • これに対して表示されている情報は、そのすべての貫通深さの最大値に対応しています。
特定のセカンダリ節点のすべての衝突に関する包括的なレポートが必要な場合は、Penetration CheckブラウザツールバーでList of Node-Elem Pairs in TXT Formatをクリックすることで、このようなレポートをプレーンテキストファイルに書き出すことができます。


図 18.

ただし、このプレーンテキストレポートでは、節点 - サーフェスの貫通とエッジ - エッジの貫通は区別されません。どちらのケースでも、このレポートではセカンダリ節点のペアと、これらと衝突したメイン要素が示されます。ソリッドメイン要素の場合は、衝突したフェイスのインデックスも示されます。