Vol.11 荷重セットと施工ステージ
GTS Tips 2019.07.31 今回はGTS NX での荷重の取り扱いについて検証を行いました。
GTS NXでは分布荷重や集中荷重、温度荷重などの荷重を取り扱うことが出来ます。
設定した荷重値は荷重セットという名称のグループで管理します。
作成した荷重セットを施工ステージで「アクティブデータ」とすることで荷重を作用させ、「非アクティブデータ」とすることで荷重を作用させなくすることが出来ます。
ここでは荷重セットを「アクティブデータ」・「非アクティブデータ」の切り替えをした際の挙動を確認して、ソフト内部でどのように作用しているかを検証します。
１.検証① 分布荷重
実際に簡易なモデルで検証を行いました。
ここでは、簡易なモデルに分布荷重を作用させて変形量で比較しています。
（１）ステップ１ 分布荷重載荷
設定した荷重を「アクティブデータ」として単純に荷重を作用させた結果です。
モデル中央着目点の鉛直変位は-23.337mmとなりました。
（２）ステップ１ 分布荷重載荷 ➝ ステップ２ 何も設定しない
モデル中央着目点の鉛直変位はステップ１、ステップ２ともに-23.337mm
➝１度アクティブとした荷重セットはそのステップのみ有効であり、その後のステップには影響しない。
（３）ステップ１ 分布荷重載荷 ➝ ステップ２ 荷重非アクティブ
モデル中央着目点の鉛直変位はステップ１-23.337mm、ステップ２は0mm
➝荷重を非アクティブとすると荷重が除荷される。
（４）ステップ１ 分布荷重載荷 ➝ ステップ２ 同じ荷重セットを再度アクティブ
モデル中央着目点の鉛直変位はステップ１、ステップ２ともに-23.337mm
➝２回同じ荷重セットをアクティブにしても最初のステップのみ有効。
同じ荷重を２回掛けるためには別の荷重セットを用意する必要がある。
２.検証② 集中荷重
次に集中荷重を用いて検証します。
（１）ステップ１ 集中荷重載荷
設定した荷重を「アクティブデータ」として単純に荷重を作用させた結果です。
モデル中央着目点の鉛直変位は-18.7023mmとなりました。
（２）ステップ１ 集中荷重載荷 ➝ ステップ２ 何も設定しない
モデル中央着目点の鉛直変位はステップ１、ステップ２ともに-18.7023mm
（３）ステップ１ 集中荷重載荷 ➝ ステップ２ 荷重非アクティブ
モデル中央着目点の鉛直変位はステップ１が18.7023mm、ステップ２は0mm
（４）ステップ１ 集中荷重載荷 ➝ ステップ２ 同じ荷重セットを再度アクティブ
モデル中央着目点の鉛直変位はステップ１、ステップ２ともに18.7023mm
➝や集中荷重は分布荷重と同じ挙動となった。
３.検証③ 温度荷重
次に温度荷重を用いて検証します。
（１）ステップ１ 温度荷重載荷
設定した荷重を「アクティブデータ」として単純に荷重を作用させた結果です。
モデル中央着目点の鉛直変位は0.0203mmとなりました。
（２）ステップ１ 温度荷重載荷 ➝ ステップ２ 何も設定しない
（３）ステップ１ 温度荷重載荷 ➝ ステップ２ 荷重非アクティブ
（４）ステップ１ 温度荷重載荷 ➝ ステップ２ 同じ荷重セットを再度アクティブ
モデル中央着目点の鉛直変位はすべてのケースでステップ１、ステップ２ともに0.0203mmとなった
➝分布荷重と集中荷重では荷重セットを非アクティブにしたとき除荷となったが温度荷重は何も変化がなかった。
（５）ステップ１ 温度荷重載荷 ➝ ステップ２ 荷重非アクティブ ➝ ステップ３
荷重アクティブ
１度荷重を非アクティブにした後もう１度荷重をアクティブに設定し直した。
ステップ３の変位は0.0406mmとなった。
➝同じ荷重セットを２度アクティブにしても効果がなかったが、１度非アクティブにしてからアクティブにするとによってもう１度荷重が考慮された。
４.まとめ
・荷重セットの「アクティブデータ」と「非アクティブデータ」は基本的に「載荷」と「除荷」の関係にある。
ただし、温度荷重では「除荷」にはならない等、荷重の種別によってはソフト内部での扱いが異なることがわかった。
・同じ荷重を複数回掛ける場合は掛けたい回数分の荷重セットを作成する必要がある。
（１度アクティブとして使用した荷重セットはもう１度アクティブとしても考慮されないため）
・温度荷重は非アクティブとしても除荷されないため、除荷したい場合は逆の温度となる荷重セットを作成する必要がある。
今回の検証は比較的多く用いる荷重種類で行った。荷重の種類によってソフト内部の考え方が異なることから、荷重を設定する際は、想定したとおりに荷重が考慮されているか十分に注意して設定する必要がある。
次回は境界条件セット（物性値変更）について検証を行います。