Fusion Simulation Extensionをやってみた：その２ 音叉の固有振動数

Fusion simulation Extensionは、Fusion360Extesionと呼ばれる拡張機能の一つで、Fusion360で使用した3DCADモデルを使ってCAEができます。使用可能です。
類似として、3D-CAD：SoildworksやCATIAの拡張機能としてCAE機能がついているのと同様です。
価格も210000円/年、26400円/月と必要な機能がカバーされていれば、他の商用のCAEよりもリーズナブルに使用可能です。

Fusion Simulation Extension | 拡張機能 | Autodesk

今回、２週間の体験版が使えたので、機能を試しました。

固有振動数の計算例として、例題としてよく挙げられている音叉の固有振動数を計算しました。
MONOISTで栗崎彰さんが計算をしていており、こちらを引用記事として計算をおこないました。
固有振動数解析の流れを“ステップ・バイ・ステップ”で理解する：構造解析、はじめの一歩（6）（2/3 ページ） - MONOist (itmedia.co.jp)

一般的な構造解析（応力や変位を計算する）問題で、Fusion Simulation Extension では、simulation extensionの起動画面から「モード周波数」を選択して計算します。

図　起動画面

１．解析対象

１．１　音叉

＜寸法＞
引用記事を元に3Dモデルを作りました。
FreeCADを用いたモデルをstep形式に出力してFusion360へインポートしました。

＜材料物性値＞
引用記事と同じです。

＜拘束条件＞
取手の面を全拘束しています。
理論上はらの音、固有振動数は440Hzになると言われています。

１．２　メッシュ

Fusion simulation Extensionは、メッシュはソリッド要素、４面体のみであり、サイズだけ決めます。
２週間の体験版というのもあり、全体の機能を確かめる1ことを優先して、標準設定の平均要素サイズのモデルベースサイズにて設定しました。
値は、下図では1%に設定しています。

図　メッシュサイズ

２．計算結果

２．１　計算結果

固有振動数　463Hz
固有振動数　440Hzに対して近づきました。

２．２　参考計算

495Hz
標準設定の平均要素サイズのモデルベースサイズを1%から3%に変更、言い換えるとメッシュサイズを大きくした計算結果です。
剛性が高めに出ています。

３．まとめ

Fusion360でも固有振動数の計算も実機に近いところまで計算ができました。
メッシュサイズの設定を詳細に詰めれば、もう少し結果が440Hzに近づくかもしれません。