JPH0981595A - Contact analysis method for two contacting members - Google Patents

Contact analysis method for two contacting members

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JPH0981595A
JPH0981595A JP7233073A JP23307395A JPH0981595A JP H0981595 A JPH0981595 A JP H0981595A JP 7233073 A JP7233073 A JP 7233073A JP 23307395 A JP23307395 A JP 23307395A JP H0981595 A JPH0981595 A JP H0981595A
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JP
Japan
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contact
analysis
members
nodes
displacement
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7233073A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahito Nakamura
崇人 中村
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Fujikura Composites Inc
Original Assignee
Fujikura Rubber Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0981595A publication Critical patent/JPH0981595A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To more accurately perform the contact analysis or two contacting members on a computer by combining forcible displacement type and load type finite element methods to perform the contact analysis. SOLUTION: When the distance between axes of a blanket roll 10 for print and a metallic roll 12 is shortened and initial forcible displacement is given, an extent of pressing-in is given to a blanket 13 for print. Then, the blanket 13 for print is elastically deformed to come into face contact with the metallic roll 12. Positions and the number of nodal points in this contact part are detected. Next, the extent of deviation in the forcible displacement direction between corresponding nodal points of the blanket 13 for print and the metallic roll 12 is calculated in accordance with distances between contacting nodal points. As the result of elastic deformation of the blanket 13 for print, the reaction force of deformation of the blanket 13 for print is exerted on the metallic roll 12. Then, FEM analysis is performed which gives forcible displacement to overlapping nodal points on one side of the contact face so that the extent of contact face mis-matching of overlapping nodal points is 0, and an initial nodal point reaction force is obtained. The vertical drag of the contact part and the extent of contact face mismatching are calculated, based on this reaction force.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は、接触2部材に作用する力学的挙
動を解析する解析方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an analysis method for analyzing a mechanical behavior acting on a contact 2 member.

【0002】[0002]

【従来技術及びその問題点】接触2部材に作用する力学
的挙動を解析するには、従来一般に、設計支援システム
と呼ばれる、例えば有限要素法による構造解析プログラ
ムが用いられている。しかし、従来の構造解析プログラ
ムでは、非線形弾性体(ゴム、プラスチック、カーボン
ファイバー等)と異種材料、あるいは非線形弾性体どう
しを組み合わせた複合材料の力学的挙動を解析すること
ができなかった。なぜなら、これらの非線形弾性体で
は、物性値の非線形性、異方性、均質化、ならびに他構
造体との接触による変形、加わる負荷の大きさ、摩擦力
の発生等の多数のパラメータを考慮に入れて、発生する
変形や応力等の力学的挙動を把握することが不可能だか
らである。実験室的にもこれらの全ての要因に関する実
験を実施することは、パラメータが多すぎて不可能であ
る。このため従来は、逐次完成品を作り上げ、その特性
を測定し、結果をフィードバックしながら、設計を繰り
返すという手法を採らざるを得なかった。
2. Description of the Related Art In order to analyze the mechanical behavior acting on two contact members, a structural analysis program called a design support system, for example, by the finite element method is generally used. However, the conventional structural analysis program cannot analyze the mechanical behavior of a nonlinear elastic body (rubber, plastic, carbon fiber, etc.) and a different material, or a composite material in which nonlinear elastic bodies are combined. This is because these non-linear elastic bodies take into consideration many parameters such as non-linearity of property values, anisotropy, homogenization, deformation due to contact with other structures, magnitude of applied load, generation of frictional force, etc. This is because it is impossible to grasp the mechanical behavior such as the generated deformation and stress by inserting it. It is impossible to carry out experiments on all of these factors in the laboratory as well because of too many parameters. For this reason, conventionally, there has been no choice but to adopt a method of successively producing finished products, measuring the characteristics thereof, and feeding back the results, and repeating the design.

【0003】より具体的には、例えば、印刷用ブランケ
ットの力学的特性を評価するためには、ブランケットロ
ールの接触回転時の力学的挙動、すなわち、変形や応力
状態を知ることが不可欠である。しかし、印刷用ブラン
ケットは、ゴム、スポンジ、布等が積層構造をなす複合
材料であり、しかも印刷用ロールは互いに接触しながら
高速回転するため、その挙動の解析は困難であった。こ
のため、要求される特性を満たすブランケットの設計は
非常に難しく、これまで、系統的な設計手法は確立され
ていない。具体的にブランケットの設計パラメータとし
て、接触長さ、接触圧力分布、応力分布(積層方向応力
と円周方向応力)などがあるが、これらの変数を考慮し
た印刷ブランケットの適正評価を数値シミュレーション
により行なう設計支援システムの構築が望まれている。
More specifically, for example, in order to evaluate the mechanical characteristics of a printing blanket, it is essential to know the mechanical behavior of the blanket roll during contact rotation, that is, the state of deformation and stress. However, the printing blanket is a composite material having a laminated structure of rubber, sponge, cloth and the like, and the printing rolls rotate at high speed while being in contact with each other, so that it is difficult to analyze its behavior. Therefore, it is very difficult to design a blanket that satisfies the required characteristics, and no systematic design method has been established so far. Specifically, there are contact length, contact pressure distribution, stress distribution (lamination direction stress and circumferential direction stress), etc. as blanket design parameters, but proper evaluation of printing blanket considering these variables is performed by numerical simulation. Construction of a design support system is desired.

【0004】[0004]

【発明の目的】本発明は、接触2部材の接触解析を計算
機上でより正確に行なうことができる接触解析方法を得
ることを目的とする。また本発明は、より正確な予測を
通じ、試作反復回数を減少させることができる接触解析
方法を得ることを目的とする。また本発明は特に、印刷
用ブランケットに生じる変形と応力を解析することがで
きる解析方法を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a contact analysis method capable of more accurately performing contact analysis of two contact members on a computer. Another object of the present invention is to obtain a contact analysis method that can reduce the number of trial iterations through more accurate prediction. Another object of the present invention is to obtain an analysis method capable of analyzing deformation and stress generated in a printing blanket.

【0005】[0005]

【発明の概要】本発明は、強制変位型と呼ばれる有限要
素法を用いた手法と、荷重型と呼ばれる有限要素法を用
いた手法とを組み合わせると、より正確な接触2部材の
接触解析を行なうことができるという着眼に基づいて完
成されたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention performs more accurate contact analysis of two contact members by combining a method using the finite element method called the forced displacement type and a method using the finite element method called the load type. It was completed based on the idea that it is possible.

【0006】本発明方法は、接触2部材に与える接触方
向の強制変位量を設定するステップ;この変位量設定ス
テップで設定された強制変位量に基づき、接触2部材の
接触面に存在する、有限要素法による節点数を検出する
ステップ;強制変位の結果生ずる、接触2部材の対応す
る接触節点間の強制変位方向のずれ量を、強制変位型有
限要素解析によって算出するステップ;このずれ量に基
づく各接触節点の反力を算出するステップ;この各接触
節点の反力によって生じる、接触2部材の対応する接触
節点間の強制変位方向のずれ量を、荷重型有限要素解析
により再算出するステップ;以上の強制変位型有限要素
解析による各節点反力の計算と、荷重型有限要素解析に
よる接触2部材の対応する接触節点間の強制変位方向の
ずれ量の計算とを、該ずれ量が許容値内に収まるまで繰
り返し、各接触節点の位置を検出するステップ;及び、
この各接触節点の位置情報に基づき、接触2部材の力学
的挙動を検出するステップ;を含むことを特徴とする接
触2部材の接触解析方法である。
According to the method of the present invention, a step of setting a forced displacement amount in the contact direction given to the contact 2 member; a finite amount existing on the contact surface of the contact 2 member based on the forced displacement amount set in the displacement amount setting step. Step of detecting the number of nodes by the element method; Step of calculating displacement amount in the direction of forced displacement between corresponding contact nodes of two contact members caused by forced displacement by forced displacement type finite element analysis; Based on this displacement amount A step of calculating a reaction force of each contact node; a step of recalculating a displacement amount in the forced displacement direction between the corresponding contact nodes of the two contact members caused by the reaction force of each contact node by a load-type finite element analysis; The calculation of each node reaction force by the above forced displacement finite element analysis and the calculation of the displacement amount in the forced displacement direction between the corresponding contact nodes of the contact 2 members by the load type finite element analysis are performed. Repeated until the deviation amount falls within the tolerance range, the step of detecting the position of each contact node; and,
And a step of detecting a mechanical behavior of the contact 2 member based on the position information of each contact node, which is a contact analysis method for the contact 2 member.

【0007】本発明方法は、接触2部材の接触面が円筒
面である場合には、より正確な接触節点の位置情報を得
るため、さらに、各接触節点の垂直抗力に接触面が開離
する方向の力が含まれているか否かを判定するステッ
プ;及び、各接触節点の垂直抗力に接触面が開離する方
向の力が含まれているときには、多数の接触節点群の両
端の接触節点の位置情報を除いて、再計算するステッ
プ;を有することが好ましい。反力値に圧縮力と逆符号
の値が含まれているということは、その反力値を示す節
点が離れていることを意味する可能性が高く、この場合
には、接触面の両端の節点の情報を除いて演算すること
が適当である。また本発明方法は、接触2部材の接触面
が接触しつつ回転する円筒面である場合には、さらにこ
の両円筒面の回転中における接触面を解析するため、両
円筒面で発生する摩擦力を考慮するステップ;を含むこ
とが好ましい。荷重型と変位型の有限要素法を交互に適
用するに際し、摩擦力を考慮することにより、より正確
な接触面解析(予測)を行なうことができる。
According to the method of the present invention, when the contact surface of the contact 2 member is a cylindrical surface, in order to obtain more accurate position information of the contact node, the contact surface is further separated by the normal force of each contact node. Determining whether or not a directional force is included; and, if the normal force of each contact node includes a force in the direction in which the contact surface separates, contact nodes at both ends of the contact node group. It is preferable to recalculate the position information except for the position information of. The fact that the reaction force value includes a value that is opposite in sign to the compression force is likely to mean that the nodes indicating the reaction force value are distant from each other. It is appropriate to perform the calculation excluding the information on the nodes. Further, according to the method of the present invention, when the contact surfaces of the contact 2 members are cylindrical surfaces that rotate while contacting each other, the contact surfaces of the two cylindrical surfaces during rotation are further analyzed. It is preferable to include the step; A more accurate contact surface analysis (prediction) can be performed by considering the frictional force when alternately applying the load type and displacement type finite element methods.

【0008】本発明方法は、例えば、接触2部材の一方
が、金属ロールに巻かれた印刷用ブランケットであり、
他方が金属ロールである場合に適用できる。本発明方法
によって検出される印刷用ブランケットの力学的挙動に
は、少なくとも、印刷用ブランケットの変形状態、応力
状態、接触長さ、及び接触2部材間に作用する摩擦力が
含まれる。
In the method of the present invention, for example, one of the contact 2 members is a printing blanket wound on a metal roll,
It is applicable when the other is a metal roll. The mechanical behavior of the printing blanket detected by the method of the present invention includes at least the deformation state of the printing blanket, the stress state, the contact length, and the frictional force acting between the two contact members.

【0009】[0009]

【発明の実施態様】以下図面を用いて本発明の接触2部
材の接触解析方法を説明する。図示実施例は、印刷用ブ
ランケットの挙動解析に本発明を適用したものである。
図1は、本発明方法を適用した印刷用ブランケットロー
ル10と、金属ロール12の配置モデルを示している。
印刷用ブランケットロール10は、金属ロール11の表
面に、解析対象である印刷用ブランケット(複合材料)
13を巻いたものである。印刷用ブランケットロール1
0と金属ロール12の軸線は互いに平行で、中心軸間の
距離を変化させることができる。印刷用ブランケット1
3と金属ロール12が圧縮されることなく線接触してい
る状態からの中心軸間距離の減少量により、接触方向の
初期強制変位量(押込量)を設定することができる。以
下の解析において、印刷用ブランケット13を均質異方
性材料とみなし、その厚さは2mm、回転方向の弾性率
は773.6MPa、半径方向の弾性率は5.7MP
a、面内引張時の厚さ変化のポアソン比は0.4、面外
引張時の円周方向縮みのポアソン比は2.9×10-3
した。金属ロール11と12の材質金属は、等方性で弾
性係数205.8MPa、ポアソン比0.3とした。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A contact analysis method for two contact members according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The illustrated embodiment is one in which the present invention is applied to the behavior analysis of a printing blanket.
FIG. 1 shows an arrangement model of a printing blanket roll 10 to which the method of the present invention is applied and a metal roll 12.
The printing blanket roll 10 includes a printing blanket (composite material) to be analyzed on the surface of the metal roll 11.
It is a roll of 13. Blanket roll for printing 1
The axes of 0 and the metal roll 12 are parallel to each other, and the distance between the central axes can be changed. Printing blanket 1
The initial forced displacement amount (pushing amount) in the contact direction can be set by the reduction amount of the distance between the central axes from the state where the wire 3 and the metal roll 12 are in line contact without being compressed. In the following analysis, the printing blanket 13 is regarded as a homogeneous anisotropic material, and its thickness is 2 mm, the elastic modulus in the rotation direction is 773.6 MPa, and the elastic modulus in the radial direction is 5.7 MP.
a, the Poisson's ratio of thickness change during in-plane tension was 0.4, and the Poisson's ratio of circumferential shrinkage during out-of-plane tension was 2.9 × 10 -3 . The material of the metal rolls 11 and 12 is isotropic, and the elastic modulus was 205.8 MPa and the Poisson's ratio was 0.3.

【0010】図2、図3は、解析対象の有限要素モデル
を示している。図2は、印刷用ブランケットロール10
と金属ロール12の有限要素メッシュの全体図(計算は
接触側の半分で行なう)、図3は、図2のIII 部(接触
部)の拡大図である。総メッシュ数は4884個、節点
数は2552個とした。
2 and 3 show finite element models to be analyzed. FIG. 2 shows a printing blanket roll 10.
And an overall view of the finite element mesh of the metal roll 12 (calculation is performed on the half on the contact side), and FIG. 3 is an enlarged view of the III portion (contact portion) of FIG. The total number of meshes was 4,884, and the number of nodes was 2,552.

【0011】本発明方法は、以上のように有限要素モデ
ルを設定した上で、図4、図5に示すステップに従い、
有限要素解析(FEM解析)を行なって、特に印刷用ブ
ランケット13の力学的挙動を解析するものである。ま
ず、印刷用ブランケットロール10と金属ロール12の
中心軸間距離を縮めて、初期強制変位を与える(ステッ
プS1)。この初期強制変位により、印刷用ブランケッ
ト13には押込量が与えられる。本発明の特徴の一つ
は、この初期強制変位量(押込量)に基づいて行なう次
の接触解析20(ステップS2)にある。
According to the method of the present invention, after the finite element model is set as described above, the steps shown in FIGS.
Finite element analysis (FEM analysis) is performed to analyze the mechanical behavior of the printing blanket 13. First, the distance between the central axes of the printing blanket roll 10 and the metal roll 12 is shortened to give an initial forced displacement (step S1). By this initial forced displacement, the pressing amount is given to the printing blanket 13. One of the features of the present invention is the next contact analysis 20 (step S2) performed based on this initial forced displacement amount (push amount).

【0012】図5は、この接触解析の具体的な内容を示
す。 初期強制変位量が与えられると、印刷用ブランケット
13は弾性変形して金属ロール12と面接触する。そこ
で、この面接触する部分の節点の位置と数nを検出する
(ステップS10、S12)。 次に、印刷用ブランケット13と金属ロール12の対
応する節点(重なり節点)間の強制変位方向のずれ量δ
0 を接触節点間距離より算出する(ステップS13)。
この接触節点間の強制変位方向のずれ量(重なり量また
は隙間量)を接触面不整量と呼ぶ。 印刷用ブランケット13が弾性変形する結果、金属ロ
ール12には印刷用ブランケット13の変形反力が及ぼ
される。そこで、重なり節点の接触面不整量が0となる
ように、接触面片側(金属ロール12側)の重なり節点
に強制変位を与える強制変位型のFEM解析を行ない、
このとき発生する初期節点反力f0 を求める(ステップ
S14)。つまり、重なり節点の接触面不整量を0とす
るに必要な変位を生じさせる節点反力f0 を求める。 この初期節点反力f0 を合計して接触部の垂直抗力F
1 を計算する(ステップS15、S16)。 この垂直抗力F1 から、荷重型のFEM解析を行な
い、改めて接触面不整量δ1 を算出する(ステップS1
7)。つまり、垂直抗力F1 を与えた結果生じる変位を
求め、接触面不整量を再計算する。 次に、この再計算した接触面不整量δ1 が予め定めた
許容値δe 未満となったか否かを判断する(ステップS
18)。 許容値未満でなければ、今度は、ステップS14と同
様の強制変位型のFEM解析により強制変位を与えてそ
のときの節点反力を算出し(ステップS19)、その節
点反力の合計による垂直抗力F2 を求め(ステップS2
0、S16、S17)、この垂直抗力F2 に基づき、荷
重型のFEM解析を行ない、改めて接触面不整量δ2
算出する(ステップS17)。つまり、変位に基づく荷
重、荷重に基づく変位を繰り返し求めながら、重なり節
点の位置を修正していく。 以上の荷重型と強制変位型のFEM解析を、接触面不
整量δN が許容値δ未満となる迄繰り返し、許容値未
満となったら、演算に用いてきた各節点の垂直抗力がす
べて圧縮方向か否かを判断する(ステップS21)。こ
の判断がNOであるときには、円筒面の一部をなす接触
面の両端の節点が離れている(接触面が開離する方向の
力が作用している)可能性が高いので、両端の節点に関
する情報を計算から除外し、すべての節点の垂直抗力が
圧縮方向となるまで、同様の演算を繰り返す(ステップ
S22、S12〜S21)。垂直抗力F は、各ステ
ップで計算される節点反力の総和であり、図示例では、
垂直抗力が圧縮方向とは、上方の印刷用ブランケットロ
ール10では負値をとり、下方の金属ロール12では正
値をとる。
FIG. 5 shows the specific contents of this contact analysis. When the initial forced displacement amount is given, the printing blanket 13 elastically deforms and comes into surface contact with the metal roll 12. Therefore, the position of the node and the number n of the surface-contacting portion are detected (steps S10 and S12). Next, the shift amount δ in the forced displacement direction between the corresponding nodes (overlapping nodes) of the printing blanket 13 and the metal roll 12
0 is calculated from the distance between contact nodes (step S13).
The amount of displacement (overlap amount or gap amount) in the forced displacement direction between the contact nodes is called the contact surface irregularity amount. As a result of the elastic deformation of the printing blanket 13, the deformation reaction force of the printing blanket 13 is exerted on the metal roll 12. Therefore, a forced displacement type FEM analysis is performed in which a forced displacement is applied to the overlapping node on one side of the contact surface (the metal roll 12 side) so that the contact surface irregularity amount of the overlapping node becomes zero.
The initial nodal reaction force f 0 generated at this time is obtained (step S14). That is, the nodal reaction force f 0 that causes the displacement required to set the contact surface irregularity amount of the overlapping nodes to 0 is obtained. This initial nodal reaction force f 0 is totaled and the normal force F of the contact portion is
1 is calculated (steps S15 and S16). From this normal force F 1 , a load type FEM analysis is performed, and the contact surface irregularity δ 1 is calculated again (step S1).
7). That is, the displacement generated as a result of applying the normal force F 1 is obtained, and the contact surface irregularity amount is recalculated. Next, it is determined whether or not the recalculated contact surface irregularity amount δ 1 is less than a predetermined allowable value δ e (step S
18). If it is not less than the allowable value, the forced displacement is given by the forced displacement type FEM analysis similar to step S14 to calculate the nodal reaction force at that time (step S19). Find F 2 (Step S2
0, S16, S17), a load type FEM analysis is performed on the basis of this normal force F 2, and the contact surface irregularity amount δ 2 is calculated again (step S17). That is, the position of the overlapping node is corrected while repeatedly obtaining the load based on the displacement and the displacement based on the load. The above load-type and forced displacement-type FEM analyzes are repeated until the contact surface irregularity amount δ N becomes less than the allowable value δ e, and when it becomes less than the allowable value, all normal forces at each node used for calculation are compressed. It is determined whether the direction is the direction (step S21). When this determination is NO, there is a high possibility that the nodes at both ends of the contact surface forming a part of the cylindrical surface are separated (the force in the direction of opening the contact surface is acting), so the nodes at both ends are high. The information related to is excluded from the calculation, and the same calculation is repeated until the normal forces of all the nodes are in the compression direction (steps S22, S12 to S21). The normal force F i is the sum of the nodal reaction forces calculated in each step, and in the illustrated example,
The normal force in the compression direction has a negative value in the upper printing blanket roll 10 and a positive value in the lower metal roll 12.

【0013】以上の演算により、接触面の各節点座標、
すなわち接触面形状が決定される。よって、再び図4に
戻り、この接触面形状に基づいて、変形量、応力状態、
接触長さ等の力学的挙動を知ることができる(ステップ
S3)。
By the above calculation, the coordinates of each node on the contact surface,
That is, the contact surface shape is determined. Therefore, returning to FIG. 4 again, based on this contact surface shape, the deformation amount, the stress state,
It is possible to know the mechanical behavior such as the contact length (step S3).

【0014】以上の解析は、印刷用ブランケットロール
10と金属ロール12が回転しない場合の解析である
が、両者が回転する場合には、両者の間に摩擦力が作用
する。この回転円筒の摩擦力解析に当っては、以上の解
析を踏まえ、接触節点jにおける摩擦力をRj 、垂直抗
力をFj 、摩擦係数をμとして、 Rj =μFj で求めることができる(ステップS4)。但し、摩擦力
はロールに沿う方向(垂直抗力に直交する方向)に働く
ため、各重なり節点において常に垂直抗力と直交する方
向に摩擦力が生じるようにステップ解析を行なう。つま
り、接触面不整量が生じないように、1ステップ毎に接
触節点の形状を更新し、次のステップの摩擦方向を探索
しながら、解析を行なう(ステップS5)。より具体的
には、接触節点jが摩擦力Rj を受ける場合にmステッ
プに分けて解析を行なうには、接触面不整量が生じない
ように1ステップ毎に接触形状を変更し、応力を足しな
がら(摩擦力∝応力)、次のステップの摩擦力の方向を
探し、摩擦力R'jを加えて解析を行なう。ステップ数m
は任意である(R'j=Rj /m)。さらに、以上の解析
を総合して、接触圧と摩擦力による変形、応力等の力学
的挙動を把握することができる(ステップS6)。
The above analysis is an analysis in the case where the printing blanket roll 10 and the metal roll 12 do not rotate, but when they rotate, a frictional force acts between them. Is hitting the frictional force analysis of the rotating cylinder, based on the above analysis, the frictional force at the contact node j R j, the normal force F j, as the friction coefficient mu, can be obtained by R j = μF j (Step S4). However, since the frictional force acts in the direction along the roll (the direction orthogonal to the normal force), the step analysis is performed so that the frictional force always occurs in the direction orthogonal to the normal force at each overlapping node. That is, the shape of the contact node is updated every step so that the contact surface irregularity is not generated, and the analysis is performed while searching the friction direction in the next step (step S5). More specifically, when the contact node j receives the frictional force R j , in order to perform the analysis in m steps, the contact shape is changed for each step so that the contact surface irregularity does not occur, and the stress is reduced. While adding (friction force ∝ stress), the direction of the friction force in the next step is searched for, and the friction force R ′ j is added for analysis. Number of steps m
Is arbitrary (R ' j = R j / m). Furthermore, by comprehensively analyzing the above, it is possible to grasp the mechanical behavior such as deformation and stress due to the contact pressure and the frictional force (step S6).

【0015】図6は、印刷用ブランケットロール10と
金属ロール12の中心軸間変位量(初期強制変位量)が
0.3mmで、回転しない場合の計算結果を示してい
る。図7は、同じ条件で矢印方向の回転を模した場合の
計算結果を示している。両図のaは、接触部分の変形図
であり、同bは、半径方向の応力分布、同cは、円周方
向の応力分布である。図6の回転を伴わない解析では、
半径方向及び円周方向の応力分布は左右対称であること
が分かる。一方、図7の回転を伴う解析では左右非対称
であり、回転方向の前側では圧縮(−符号)、後側では
伸長(+符号)の応力が発生していることが分かる。
FIG. 6 shows the calculation result when the displacement between the central axes of the printing blanket roll 10 and the metal roll 12 (initial forced displacement amount) is 0.3 mm, and no rotation occurs. FIG. 7 shows the calculation result when the rotation in the arrow direction is simulated under the same conditions. In both figures, a is a deformation diagram of the contact portion, b is a stress distribution in the radial direction, and c is a stress distribution in the circumferential direction. In the analysis without rotation in FIG. 6,
It can be seen that the stress distributions in the radial direction and the circumferential direction are bilaterally symmetrical. On the other hand, in the analysis involving rotation in FIG. 7, it is found that the stress is asymmetrical, and compressive (− sign) stress is generated on the front side in the rotation direction and expansion (+ sign) stress is generated on the rear side.

【0016】図8は、中心軸変位量を異ならせて、本発
明による解析方法で解析した接触長さと、実験による接
触長さの実測値とを表わしたものである。このグラフか
ら、各中心軸変位において、接触長さの予測値と実測値
とがよく一致していることが分かる。
FIG. 8 shows the contact length analyzed by the analysis method according to the present invention and the actual measurement value of the contact length by the experiment with different amounts of displacement of the central axis. From this graph, it can be seen that the predicted value and the measured value of the contact length match well at each center axis displacement.

【0017】以上の解析では、ラミネート材からなる印
刷用ブランケット13を巨視的に均質異方性材料とみな
した。印刷用ブランケット13の厚さは、ロール全体の
径と比較して非常に薄いので、この仮定には根拠があ
る。また、印刷用ブランケット13の各層の材質、物理
定数、厚み等は知られているから、以上の印刷用ブラン
ケットの力学的挙動の解析に基づき、ラミネート構造の
設計を行なうことは、当業者は容易にできる。少なくと
も、以上の解析結果を用いれば、ラミネート構造の印刷
用ブランケットを試作する際の試作回数を大幅に減少さ
せることができる。
In the above analysis, the printing blanket 13 made of a laminated material was macroscopically regarded as a homogeneous anisotropic material. Since the thickness of the printing blanket 13 is very thin compared to the diameter of the entire roll, this assumption is valid. Since the material, physical constants, thickness, etc. of each layer of the printing blanket 13 are known, those skilled in the art can easily design a laminate structure based on the above analysis of the mechanical behavior of the printing blanket. You can If at least the above analysis results are used, the number of trial productions when producing a laminate-structured printing blanket can be significantly reduced.

【0018】以上は、接触2部材が印刷ブランケットロ
ールと金属ロールの場合に本発明を適用したものである
が、本発明は、特に非線形弾性体を含む接触2部材の接
触解析に好適であり、さらに材質を問わず広く接触2部
材の接触解析に用いることができる。
Although the present invention is applied to the case where the contact 2 members are the printing blanket roll and the metal roll, the present invention is particularly suitable for the contact analysis of the contact 2 members including the nonlinear elastic body, Furthermore, regardless of the material, it can be widely used for contact analysis of two contact members.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、接触2部
材の接触解析を計算機上でより正確に行なうことがで
き、より正確な予測を通じ、試作反復回数を減少させる
ことができる。本発明は、例えば、印刷用ブランケット
に生じる変形と応力の解析に用いて好適である。
As described above, according to the present invention, the contact analysis of the contact 2 member can be performed more accurately on a computer, and the number of times of trial production can be reduced through more accurate prediction. The present invention is suitable for use in, for example, analysis of deformation and stress occurring in a printing blanket.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明方法を適用した解析対象のモデル図であ
る。
FIG. 1 is a model diagram of an analysis target to which the method of the present invention is applied.

【図2】同解析対象の全体の有限要素モデルを示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing an entire finite element model of the analysis target.

【図3】図2のIII 部を拡大して示す有限要素モデルを
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a finite element model showing an enlarged part III of FIG.

【図4】本発明による接触解析方法のフローチャート図
である。
FIG. 4 is a flowchart of a contact analysis method according to the present invention.

【図5】本発明による接触解析方法のフローチャート図
である。
FIG. 5 is a flowchart of a contact analysis method according to the present invention.

【図6】本発明による接触解析方法で求めた印刷用ブラ
ンケットの回転しない場合の力学的挙動を示すグラフ図
である。
FIG. 6 is a graph showing a mechanical behavior of a printing blanket obtained by a contact analysis method according to the present invention when the printing blanket is not rotated.

【図7】本発明による接触解析方法で求めた印刷用ブラ
ンケットの回転する場合の力学的挙動を示すグラフ図で
ある。
FIG. 7 is a graph showing a mechanical behavior of a printing blanket, which is obtained by a contact analysis method according to the present invention, when the printing blanket rotates.

【図8】本発明方法によって求めた接触2部材の接触長
さと実測値との比較結果を示すグラフ図である。
FIG. 8 is a graph showing a comparison result of the contact length of the contact 2 member obtained by the method of the present invention and the actual measurement value.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 印刷用ブランケットロール 11 12 金属ロール 13 印刷用ブランケット 10 Printing blanket roll 11 12 Metal roll 13 Printing blanket

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 接触2部材に与える接触方向の強制変位
量を設定するステップ;この変位量設定ステップで設定
された強制変位量に基づき、接触2部材の接触面に存在
する、有限要素法による節点数を検出するステップ;上
記強制変位の結果生ずる、接触2部材の対応する接触節
点間の強制変位方向のずれ量を、強制変位型有限要素解
析によって算出するステップ;上記ずれ量に基づく各接
触節点の反力を算出するステップ;この各接触節点の反
力によって生じる、接触2部材の対応する接触節点間の
強制変位方向のずれ量を、荷重型有限要素解析により再
算出するステップ;以上の強制変位型有限要素解析によ
る各節点反力の計算と、荷重型有限要素解析による接触
2部材の対応する接触節点間の強制変位方向のずれ量の
計算とを、該ずれ量が許容値内に収まるまで繰り返し、
各接触節点の位置を検出するステップ;及び、 この各接触節点の位置情報に基づき、接触2部材の力学
的挙動を検出するステップ;を含むことを特徴とする接
触2部材の接触解析方法。
1. A step of setting a forced displacement amount in the contact direction given to the contact 2 member; based on the forced displacement amount set in the displacement amount setting step, existing on the contact surface of the contact 2 member by the finite element method. Step of detecting the number of nodes; Step of calculating the displacement amount in the direction of forced displacement between the corresponding contact nodes of the contact 2 member, which is generated as a result of the forced displacement, by the forced displacement type finite element analysis; Each contact based on the displacement amount Steps for calculating the reaction force of the nodes; Steps for recalculating the amount of displacement in the forced displacement direction between the corresponding contact nodes of the contact 2 members caused by the reaction force of each contact node by the load type finite element analysis; Calculation of each node reaction force by forced displacement type finite element analysis and calculation of displacement amount in forced displacement direction between corresponding contact nodes of two contact members by load type finite element analysis Repeat until is within tolerance,
And a step of detecting the position of each contact node; and a step of detecting the mechanical behavior of the contact 2 member based on the position information of each contact node.
【請求項2】 請求項1において、接触2部材の接触面
は円筒面であり、 さらに、 各接触節点の垂直抗力に接触面開離方向の力が含まれて
いるか否かを判定するステップ;及び、 各接触節点の垂直抗力に接触面開離方向の力が含まれて
いるときには、多数の接触節点群の両端の接触節点の位
置情報を除いて、再計算するステップ;を含む接触2部
材の接触解析方法。
2. The contact surface of the contact 2 member according to claim 1, wherein the contact surface is a cylindrical surface, and the normal force of each contact node includes a force in the contact surface separating direction. And, when the normal force of each contact node includes a force in the contact surface opening direction, the step of recalculating the contact nodes except for the position information of the contact nodes at both ends of the contact node group; Contact analysis method.
【請求項3】 請求項1または2において、接触2部材
の接触面は接触しつつ回転する円筒面であり、 さらに、 この両円筒面の回転中における接触面を解析するため、
両円筒面で発生する摩擦力を考慮するステップ;を含む
接触2部材の接触解析方法。
3. The contact surface of the contact 2 member according to claim 1 or 2, wherein the contact surface is a cylindrical surface that rotates while contacting. Further, in order to analyze the contact surfaces of the two cylindrical surfaces during rotation,
A method for analyzing contact between two contact members, including a step of considering a frictional force generated on both cylindrical surfaces.
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項におい
て、接触2部材の一方は、金属ロールに巻かれた印刷用
ブランケットであり、他方は金属ロールである接触2部
材の解析方法。
4. The method for analyzing the contact 2 member according to claim 1, wherein one of the contact 2 members is a printing blanket wound on a metal roll and the other is a metal roll.
【請求項5】 請求項4において、接触2部材の力学的
挙動を検出するステップでは、少なくとも、印刷用ブラ
ンケットの変形状態、応力状態、接触長さ、及び接触2
部材間に作用する摩擦力が検出される接触2部材の接触
解析方法。
5. The method according to claim 4, wherein in the step of detecting the mechanical behavior of the contact 2 member, at least the deformation state, stress state, contact length, and contact 2 of the printing blanket are included.
A contact analysis method for two contact members in which a frictional force acting between the members is detected.
【請求項6】 接触2部材の接触面の形状解析を行なう
に際し、変位型と荷重型の有限要素法を交互に適用して
形状を決定することを特徴とする接触2部材の接触解析
方法。
6. A contact analysis method for two contact members, wherein the shape is determined by alternately applying displacement type and load type finite element methods when performing the shape analysis of the contact surface of the two contact members.
JP7233073A 1995-09-11 1995-09-11 Contact analysis method for two contacting members Withdrawn JPH0981595A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006021551A (en) * 2004-07-06 2006-01-26 Yokohama Rubber Co Ltd:The Method for evaluating contact characteristic and computer program for evaluating contact state
CN107229800A (en) * 2017-06-07 2017-10-03 西安电子科技大学 A kind of Optimization Design of roller line slideway auxiliary precision reliability

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