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演習資料(作成：江澤良孝)

３D-CADによるテーブルモデル作成と

有限要素法による３次元応力解析

－ SolidWorks 2017 によるデータ作成と３次元応力解析－

材料は変更可

初期設定：アルミ合金（1060 合金）

ヤング率 = 69000 N/mm2

ポアソン比

1500mm

800mm 20mm

100mm

345mm

690mm 100mm

600mm

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演習資料(作成：江澤良孝)

SolidWorks 2017によるモデル作成

１． パソコンを起動し、ログインする（デフォルトの仮想デスクトップ）

２. SolidWorks を起動する

[スタート] >[すべてのプログラム] > [SolidWorks 2017] >[ SolidWorks 2017]

３．初期画面が表示される

４．「ツールバー」と「メニューバー」の表示は切り替えられます

ツールバー

メニューバー

タイトルバーにマウスポインタを重ねるとメニューバーが表示される

プッシュピンをクリックするとメニューバーが固定される

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５．「ファイル」→「新規」をクリック

６．「新規 SolidWorks ドキュメント」の画面がでるので，「部品」を選択し．「OK」をク

リック．

７．部品を作成する画面が表示される

８．単位を指定する．

[ツール] > [オプション] > [ドキュメントプロパティ] ＞[単位]

ここでは MMGS を選択して「OK」をクリック

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９．「押し出し」をクリック（または「挿入」＞「ボス／ベース」＞「押し出し」）

１０．フィーチャーの断面をスケッチする平面として正面をクリック（画面に正面が表

示されていますが，まだ正面を選択していないので，必ず正面をクリックすること）

１１．「スケッチ」タブの「矩形」をクリック

適当な位置で，矩形の対角線上のコーナーをクリックして，

「OK」 をクリックまたは右クリック→「選択」をクリックでコマンド終了

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１２．中心線アイコンをクリック

１３．辺の中央近くにマウスカーソルをもっていくと，中心点が現れるので，その点をク

リック

１４．相対する辺も同じようにして，中心点をクリックして，右クリック→「選択」をク

リックしてコマンド終了

クリック

クリック

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１５．縦方向と横方向に中心線を描く

１６．「幾何拘束の追加」をクリック

１７．縦の中心線と原点をクリック（CTRLキーは押さない）して，「一致」をクリック．

すると中心線が原点に移動する．

原点

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１８．そのまま，CTRLキーは押さないで，横の中心線と原点をクリックし，「一致」をク

リック

（その前に選択されたエンティティ〔縦の中心線と原点〕は自動的に一覧から消え

① 「一致」をクリック

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る．消えない場合は，選択エンティティを右クリックして，「選択解除」をクリック）

１９．縦の中心線も，横の中心線も，両方とも原点に一致したのを確認して，最後に

OKボタン を押す．

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２０．＜四角形に正確な寸法を与える＞

コマンドマネージャーのスマート寸法をクリックし，

寸法を指定したい線をクリックして，その後，図形の外側にマウスを動かす．

すると，その線から寸法線が引き出され，任意の位置でクリックすると寸法の記入欄が現

れる．キーボードで正しい数値を入力し，「OK」ボタン をクリックすると寸法値が修正

される．（数値の入力欄に単位がないときは，入力欄の下の「単位」の「>」をクリックし

て「mm」を選択）

1500mm

800mm

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修正後，図形がグラフィック領域に収まらなくなった場合は，ヘッズアップビューツール

バーの「ウィンドウにフィット」ボタン

をクリックすればよい．

２１．＜スケッチ終了と押し出し寸法の指定＞

コマンドマネージャーの「スケッチ終了」をクリック．

押し出しのプロパティマネージャーが現れるので，方向１の「ブラインド」をそのままに

し，押し出し寸法を修正（板厚「20mm」）して，OKボタン をクリック．

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２２. 押し出しができる

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２３．＜脚をつける作業の開始＞

(a)コマンドマネージャーの「押し出し」をクリック（または「挿入」＞「ボス／ベー

ス」＞「押し出し」）

(b)つぎに平板の平面をクリック．

クリック

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２４．ヘッズアップビューツールバーの「表示方向」 をクリックして，「正面」をク

リック．するとモデルの正面を表示する

２５．「円」を選択し，テーブルの隅のひとつで円の中心をクリックし，円周上の点をク

リック．

すると，円が平面上に描かれ，プロパティマネージャーに円の半径を入力する欄があるの

で，円の中心の座標と半径を入力（ここでは単位不要）してから，OKボタン をクリック

345mm

690mm 100mm

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同様にして、４隅に円を描く。半径はすべて 50.00。座標値はそれぞれ

(x,y) = (-690,345)

(x,y) = (-690,-345)

(x,y) = (690,-345)

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２６．＜スケッチ終了と押し出し寸法の指定＞

スケッチ終了をクリック．すると押し出しのプロパティマネージャーが現れる．表示の向

きは不等角投影に変更する．

（１）ヘッズアップビューツールバー（グラフィック領域の上あたりにある）から

「表示方向」 をクリック

（２）不等角投影をクリック

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（３）方向１の「ブラインド」をそのままにし，押し出し寸法を修正（「600mm」）し

て，OKボタン をクリック．ここで、「結果のマージ」にチェックが入っていることを確

認。

（参考）「結果のマージ」にチェックが入っていないと，一体化しないでマルチボティ化

する．（マルチボディは，ブーリアン演算などを使ってソリッドボディを作るときなどに

使う．ただし，材料は同じになる．足だけ材料をかえるには，足を別パーツで作って，ア

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センブリする必要がある．ただし，マルチボディとアセンブリは本演習では扱わない）

２７．テーブルの形状が完成

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２８．＜材料の定義＞

（１）Feature Manager デザイン ツリーで 材料 を右クリックし、材料編集 をクリッ

ク

（２）アルミ合金の中の 1060 合金を選択し、「適用」をクリックし，「閉じる」をクリッ

ク

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２９．質量特性をチェック

ツール（Tools） ＞ 評価 ＞ 質量特性（Mass Properties）

をクリックします．

すると，質量特性のダイアログが表示される

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演習資料 作成：江澤良孝

SolidWorks Simulation による３次元応力解析

１．Simulationタグをクリック →「新規スタディ」の下の▼クリック

→「新規スタディ」をクリック→ 静解析を選択 → 「OK」ボタン をクリック

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２．材料選定（CAD 部分で材料を選定してあればこの作業は不要）：

CAD段階で材料選定しておくとデザインツリー０静解析の Part1のところに材料が

表示されている。この場合は解析での材料は選定済み。

Part1の横に材料名が表示されていないときは、選定されていないので

（１）「材料適用」クリック

注意：「材料適用」をクリックすると，材料定数定義画面で

のようになる．すなわち，「降伏強さ」が赤色で入力必須になる．この値を

入力しないとエラーメッセージがでる．線形の弾性解析では降伏強さの値は

不要なので，適当に大きな値を入力しておけばよい．CAD部分で材料を選定

してあれば「材料適用」のクリックも不要なので，このような配慮は不要．

（２）アルミ合金の中の 1060合金を選択し、「適用」をクリックし，

「閉じる」をクリック．

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３．境界条件：拘束条件

Simulationタグの「拘束アドバイザ」の下の▼をクリック

脚の裏に固定拘束を設定する

(a)「固定ジオメトリ」をクリック

(b)拘束 PropertyManager が表示されるので，「タイプ」タグになっている

ことを確認

(c)固定する面（脚の裏）が見えるように、テーブルを回転させる

マウスホイールを押しながらドラッグ)

固定面を４つ選択（エッジではなく面の選択になるように注意）

→ 「OK」ボタン をクリック

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４．境界条件：荷重

(a)まず、荷重をかける面が見えるように、テーブルを回転させる(マウスホイールを押

しながらドラッグ)

(b)Simulationタグの「外部荷重アドバイザ」の下の▼をクリック

(c)「力」をクリック

(d)グラフィック画面上で荷重をかける面をクリック

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(e)「垂直」を選択

(f)単位 を目的の圧力単位「SI」に設定

(g)「500」と打ち込む

(▼の右が「N」（ニュートン）になっていることを確認すること)

(h)グラフィック画面上で荷重の向きを確認し、下向きになっていなかったら，

「反対方向」のチェックをいれて、荷重の向きを下向きにする

(i)「OK」ボタン をクリック

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(j)次のような画面になる

５．メッシュ作成

Simulationタグの「スタディの実行」の下の▼クリック

→ 「メッシュ作成」クリック

→ メッシュ密度を選択（今回はこのままでよい）

→ 「OK」ボタン をクリック

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※メッシュは細かいほどよいが，計算時間が増大する

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＜参考＞なお、今回は不要であるが、メッシュパラメータを展開すると

下記のようになり、「曲率ベースのメッシュ」を選択すると

必要に応じて二次要素が使われる。

６．念のため、解析の前に一度，指定保存する

「ファイル」 → 「指定保存」 → 保存先を選んで保存する

７．解析実行

「スタディの実行」の下の▼クリック → 「スタディの実行」クリック

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８．しばらくすると、解析が完了し、解析結果が表示される

（デフォルトでフォン・ミーゼス応力の分布図が表示される）

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９．デザインツリーの「結果」の「変位１（合成変位）」を右クリックして、「表示」を

クリック．図から最大変位を確認しよう．

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１０．z方向変位(下向き変位)の図にしてみよう

「結果アドバイザ」 → 「新規プロット」 → 「変位」

１１．「変位プロット」の「表示」で「UZ:Z方向変位」を選択して、OKボタン をクリ

ック

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１２．「UZ:Z方向変位」の結果が表示される

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《他の形状に変更し再解析するには》

(1)まず現在の解析結果から必要な数値を読み取り，記録し，さらに画像ファイル等で画面

を保存した後，解析を削除（方法は下記参照）してから，モデルを変更し，再解析するこ

とをお勧めします．理由は，解析結果の表示はモデルの形状の情報を使っているため，モ

デルの形状を変更すると，モデル形状と解析結果の対応が崩れ，解析結果の表示がおかし

くなることがあるためです．新形状に対する解析結果が自動表示されることはありませ

ん．形状を変更したら，境界条件の設定，メッシュ作成を含めて解析作業を再度実行して

ください．

参考：《画面をキャプチャする方法》

(a)次の方法のいずれかで画面をクリップボードにコピーする

・「PrintScreen」キー（「PrtSc」などと表示されていることが多い）

画面全体をキャプチャ

パソコンによっては，「Fn」キーも同時に押す必要がある

・「Alt」キー + 「PrintScreen」キー

最前面のウィンドウのみキャプチャ

パソコンによっては，「Fn」キーも同時に押す必要がある

・「Windows」キー + 「Shift」キー + 「S」キー

選択した範囲をキャプチャ

・「Windows」キー + 「PrintScreen」キー

画面全体をキャプチャ（「ピクチャ」フォルダに「スクリーン

ショット」というフォルダが作成され，PNGファイルで保存される）

(b)次に「ペイント」を起動して，「貼り付け」を行う

（２）その後，「モデル」タブをクリックして，モデル画面に変更する

タブを右クリック

削除をクリック

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（３）必要に応じてスケッチ編集，またはフィーチャー編集を行う

Feature Managerデザインツリーから，フィーチャーまたはスケッチを右クリックし，

表示されるコンテキストツールバーから「フィーチャー編集」または「スケッチ編集」を

選択（詳細は，後述）

《材料を変更するには》

「SolidWorks の基本操作」の中の，＜材料データの設定＞を参考にして変更すること．

SolidWorksの材料一覧にある材料には，弾性係数等が入ってないものがあるので，そのよ

うな材料を使うときは，弾性係数等を自分で調査して「全く新規に材料を定義する場合」

を参考にして設定すること．

フィーチャー編集

立体化する範囲や方向，値などを

修正，変更できる

スケッチ編集

寸法，幾何拘束の追加や削除，

値の変更などができる

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参考：《斜め補強の入れ方》

もし，下記のような斜め補強を入れたい場合は，「SolidWorks の基本操作」の＜スケッチ

平面（参照ジオメトリ）の作成＞のなかの「例 6 円柱の軸と軸を結ぶ参照ジオメトリを

使った場合（テーブルの脚を例に）」（４７ページ）を参照してください．そこに作成方

法が詳細に説明してあります．（斜め補強を推奨しているわけではありません．あくまで

も自分の考えで設計してください）

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参考：《スケッチ編集とフィーチャー編集の例》

（１）修正前

（２）「ボス－押し出し１」を右クリックして，「フィーチャー編集」をクリック

（３）押し出し寸法を修正

（４）「OK」ボタン をクリック → 押し出し寸法が修正される

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（５）押し出し寸法の修正後（板厚が変わった）

（６）「ボス－押し出し２」を右クリックして，「スケッチ編集」をクリック

（７）足の根元の円をひとつだけクリック → 円の半径を修正

（８）他の足の根元の円についても，作業（７）を繰り返す

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（９）円の「ダイアログを閉じる」 をクリック

（１０）「スケッチ終了」をクリック

（１１）修正後