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Fusion360の解析機能で、100人乗れる物置を作る方法

Fusion360のCAE機能

モノづくりで欠かせないのが、構造を解析するためのCAE機能(computer aided engineering)です。

3DCADのFusion360では、モードを「シミュレーション」にすることで、複数の解析モードが使えます。

今回は物置のモデルでCAE「静的応力」をご紹介します。

テーマは、物置が100人分の体重を支えられるかを解析により明らかにすることです。

物置で100人というと、イナバ物置が有名ですよね。

 

 

 

まずは、Fusion360のモデルモードで、物置のモデルを作りますが
構造がわかりやすいように骨組みだけにします。

※ちなみに、筆者は建築には全く詳しくないので、あくまで解析機能の説明としてみてください。

物置のモデル

物置の大きさは、2mの正方形
四隅の柱の太さは15cm
素材は鋼で、それぞれの素材の厚さを5mmとしました。

まず、このモデルで解析を行ってみるので、モードを「シミュレーション」に切り替えます。

いくつか解析が出てくるので、この中から「静的応力」を選びます。

静的応力を選択

静的応力を選択

続いて、部品同士の接触を定義するために
「接触>自動接触」を選びます。

さらに、どこかを固定して地面とする必要があるので「拘束>構造拘束」で、物置の下面を拘束します。

自動接触で部品同士をくっつける

自動接触で部品同士をくっつける

構造拘束で地面を設定する

構造拘束で地面を設定する

 

この時点で「表示>自由度ビュー」で確認をするとモデルが固定されているのがわかります。

このように部品同士が固定されていないと、解析を行うことができません。

表示の自由度ビューで固定状態を確認

表示の自由度ビューで固定状態を確認

 

検証のために、荷重をかける必要があるので
「荷重>構造荷重」を設定していきます。

今回は「100人が乗れること」がテーマなので、荷重をかける面を天井にして、力は60000ニュートンとしました。

※体重60kgの人の荷重はだいたい600Nなので、その100倍です。

構造荷重で力を60000Nに設定する

構造荷重で力を60000Nに設定する

最後に、解析ボタンを押して解析を開始すると
安全率が0.079という結果に。

これだと、モロ過ぎますね。。

ちなみに安全率が1を下回ると、躯体が変形します。

解析結果が安全率が0.079となる

解析結果が安全率が0.079となり躯体が変形

 

そこで、ちょっと構造を見直してみます。

天井が曲がるのを防ぐために、天井に補強用の鉄骨を入れて、さらに上から蓋をしてみます。

鉄骨の板厚は、他の部品と同じく5mmです。

鉄骨を補強する

鉄骨を補強する

上から鉄板で蓋をする

上から鉄板で蓋をする

 

そして、再びシミュレーションをしてみると
今度は安全率が最低で3.3になりました!
※安全率は場所により異なります。

さらに、プレビューを「変位」にしてみると
力の伝わり方をみることもできます。

安全率が3.3と向上

安全率が3.3と向上

変位で力の伝わる様子がみられる

変位で力の伝わる様子がみられる

 

Fusion360の解析機能ですが、かなり簡単な設定で使うことが可能です。

今回はシンプルなモデルで、解析のプロセスを簡単に説明しましたが、
次回はより具体的な製品をテーマにしたいと思います。

 

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執筆者のご紹介
佐々木 康友 佐々木 康友
メイカーズファクトリー 代表取締役

プロダクト&グラフィックデザイナー /WEBコンサルタント
株式会社メイカーズファクトリーCEO
広告グラフィックのデザインからWEBのマーケティング戦略立案、企業の商品開発のコンサルティングまで幅広い業務を経験。 MacBook Airじゃない方のMBAホルダー。