-
Top page
>
-
Injection molding, page 04
Page 04 (Y2026)
Structural Analysis (Episode 33: Mesh Type)
このセッションでは、解析結果に及ぼすメッシュタイプの影響を確認してみました。まず、中空のロッド状 (ゴルフクラブのシャフトのようなイメージしてください) の 3D モデルを 2 種類用意しました。長さ 600 mm で、元部分の外径が 6 mm から先端部にかけて外径が 4 mm に細くなるテーパー形状の物体です。肉厚は、均一に 1 mm のケースと元部分が 1 mm で、先端に行くにつれて 0.5 mm に徐々に細くなるケースを用意しました。
In this section, the effect of the mesh type on the analysis results was studied. First, two types of hollow-rod-shaped 3D-models (please imagine the shaft of a golf club) were prepared. They were 600 mm long and tapered, with an outer diameter of 6 mm at the bottom and 4 mm at the tip. There were two cases for the wall thickness: one with a uniform thickness of 1 mm and the other with a thickness of 1 mm at the bottom that gradually thinned to 0.5 mm at the tip.
これらのパートを、PrePoMax を使って "tetrahedral Gmsh" と "transfinite Mesh" でそれぞれメッシュ化して、形状非線形での静解析を行いました。元部に相当する面を完全拘束した上で、先端部に相当する面に 0.02 N の力を下向きに作用させました。ただし要素化にあたって、超有限要素を使ったケースではロッドの中心から半分に分割して要素化し、対称条件を付与しました。この場合の荷重条件は 0.01 N としました。なお材料は PerPomax のデータベースの中から 2014 Alloy (FM: 73,000 MPa, Poisson's ratio: 0.33) を選択して使用した。
その結果として得られた荷重方向の変位等高線図を、下図に示します。左が "tetrahedral Gmsh"、右隣が "transfinite Mesh" です。
Using PrePoMax, these parts were meshed with "tetrahedral Gmsh" and "transfinite Mesh," then simulated using nonlinear geometrical static analysis. The surface corresponding to the base was fully constrained, and a downward force of 0.02 N was applied to the surface corresponding to the tip. However, when transfinite elements were used for meshing, the rod was divided in half at the center, and symmetry conditions were applied during meshing. In this case, the load condition was set to 0.01 N. The material used was 2014 Alloy (FM: 73,000 MPa, Poisson's ratio: 0.33) selected from the PerPomax database.
The resulting displacement contour plots in the load direction are shown below. The left plot is for “tetrahedral Gmsh,” and the right plot is for “transfinite Mesh.”
認識にくいと思われますので、一覧表として下に示します。Since it may be difficult to describe, I have provided a list below.
|
Part Thickness |
Number of Elements |
Max. Defflection |
Max. Stress |
CPU time |
| tetrahedral Gmsh |
Uniform |
44,502 |
33.6 mm |
50 MPa |
243.9 s |
| tetrahedral Gmsh |
Gradually thinned |
41,386 |
36.4 mm |
50 MPa |
as above |
| transfinite Mesh
| Uniform |
1,040 |
48.2 mm |
97 MPa |
46.6 s |
| transfinite Mesh |
Gradually thinned |
1,520 |
73.8 mm |
138 MPa |
as above |
以上の結果の違いは極端な例だとは思いますが、皆さんはどう思いますでしょうか? どちらのケースがより現実に近いと思うでしょうか? ご意見をお聞かせ願えないでしょうか。今回から各ページの最後に、皆さんがご意見や感想を書き込める簡易的なボードへのリンクを用意しました。まだ試験的な試みではありますが、忌憚のない投稿をお願いしたいと思います。
I understand that the differences in results above are extreme examples, but what do you think? Which case do you think is closer to reality? I would appreciate your opinion. Starting this time, I've added a link to a simple board at the end of each page where you can post your opinions and feedback. While this is still a trial initiative, I encourage you to share your candid thoughts.
Simple Calculation (Episode 34: Temperature Unit Conversion)
Page 01 で触れたように、プラスチックの射出成形の最初のトライにあたって条件を設定する際、最初の設定をどのように考えていくかの例を示しました。その時は、Python や EXCEL を使っていましたが、ウエブ上での実現が難しいので、php を使って実現できないかを考えています。ただ、これまた私には経験がないので、少しづつ理解を深めて、進んでいきたいと思います。まずは、簡単な計算が出来るようにしてみたいと思います。まずは温度の単位変換が出来るできるようにしてみました。数字を入力して Cal. ボタンをクリックすると、上段は華氏から摂氏、下段は摂氏から華氏に変換されます。
As mentioned on
page 01, I presented my example of how to consider the initial settings of the conditions for the first attempt at a plastic injection molding trial. At the time, I used Python and Excel, but since it was difficult to implement on the web now, I'm considering using PHP. However, since I don't have any experience with this, I'd like to gradually deepen my understanding and move forward. First, I'd like to make simple calculations possible. First, I tried to make it possible to convert the temperature. Enter a number and click the Cal. button to convert from Fahrenheit to Celsius (top row) and from Celsius to Fahrenheit (bottom row).
0 °F = 0.0 °C
0.0 °C = 0 °F
たったこれだけなのに、どれだけ時間を費やしたんだ、でも、少しずつ積み重ねていくのが楽しいかも。今まで知らなかった事を理解する事って、本当に楽しい。どんな事でも理解するように努力して、自分なりに咀嚼して積み上げていくことが、モノづくりの醍醐味だと思います。
I wonder how much time I spent on just this. But it might be fun to build up my knowledge little by little. I believe the true joy of craftsmanship lies in striving to understand everything, digesting it in your own way, and building upon that knowledge.
Simple Calculation (Episode 35: Pressure Unit Conversion)
射出成形の条件設定の際、ウエブサイトを参考にしようと US のサイトで調べる時に、温度や圧力の単位が異なるために戸惑う場合があります。ちなみに、以前アメリカで浅く天気予報を見ていた時、「今日は 0° に下がるから、厳重な注意をお願い・・・」みたいなコメントを耳にしたのですが、その際は、 0° だなんて、それほど厳しい寒さじゃないのに…と思っていましたが、あとで気が付きましたが、それは華氏の単位だったのです。また、「体温測ったら 100° 程度だった」・・・って、水が沸騰する。なんてこともあったりして。摂氏だと何度になるか、Episode 34 で計算してみて下さいね。
そして今回は圧力編です。psi という単位をご存じでしょうか? これは pound per square inch の略で、海外では使用されているケースがあります。また、自転車や車の空気圧とかも、この単位が使われている場合もあると思います。ただ、慣れないとこれが厄介で、直感的に換算しにくかったりもします。そこで今回は MPa との換算をできるようにしてみました。数値を入力して、換算方向を選び、 Calc. ボタンをクリックすると換算します。明日はその下段に表示されます。換算方向の表示は計算後に初期値の psi to MPa に戻りますので、注意ください。
When setting injection molding conditions and looking up information on a US website, the different temperature and pressure units may confuse you. As a side note, while casually checking the weather forecast in the US, I heard a comment like, "It's going to drop to 0° today, so please be extremely careful." At the time, I thought, "0° isn’t that cold," but later realized it was in Fahrenheit. Or, "I took my temperature, and it was about 100°," -that's the temperature at which water boils, isn't it? Let's try calculating the number of degrees Celsius using at Episode 34.
This time, let’s look at the pressure. Are you familiar with the unit psi? It stands for "pound per square inch" and is sometimes used overseas. It is also used to measure the air pressure in bicycles and cars. However, it can be tricky and difficult to convert intuitively if you are not used to it. So, now, I've made it possible to convert to MPa. Enter a value, select the conversion direction, and click the "Calc." button to convert. The value will be displayed below. The conversion direction display will return to the default value of "psi to MPa" after calculation.
Go back to the top of this page.