Fusion360の解析機能で、１００人乗れる物置を作る方法
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。
出典：株式会社稲葉製作所
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
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
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
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
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
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
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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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。