CAE Technical Library エンジニアレポート - CAE技術情報ライブラリ
2010.11.01
マンガ、アニメの世界には魅力的なメカが数多く登場します。子供のころプラモデルで遊びながら、「実際にはこれはどうなっているんだろう」、と空想したことはありませんか。 本日ご紹介する内容は、70年代も終わるころ、登場するメカやリアルな設定から放映終了後も続く一大ブームを起こしたロボットアニメに始まります。
前田建設ファンタジー営業部
いきなり、アニメの話から入りましたが遊びの話でも過去の話でもありません。
現実の話として、架空のはずのアニメの世界を現在の技術で検討しようという、大胆かつ壮大な企画をご紹介したいと思います。
「ファンタジー営業部」 http://www.maeda.co.jp/fantasy/about/
前田建設ファンタジー営業部 この企画主です。 アニメ、マンガ、ゲームといった空想世界に存在する、特徴ある建造物を本当に受注し現状の技術および材料で建設するとしたらどうなるか、を大真面目に検討し、成果を工期、工費で公開されてきました。
記念すべき第1回のコンテンツは2003年2月より始められた「マジンガーＺ 光子力研究所のプール型格納庫の設計」でした。翌2004年には書籍として出版されていますのでご存知の方も多いと思います。
その後も、「銀河鉄道999」地球発進用高架橋検討（2003年10月）、PS2「グランツーリスモ4」サーキット検討（2005年6月）、「世界初！ロボット救助隊を創ろう」（組織実現概略検討）（2006年5月）と公開を続けられています。
さて、弊社にお声がけ頂いたのはもちろんCAE技術。
約2年ぶりに復活されたファンタジー営業部様の第5弾の企画、『機動戦士ガンダム、地球連邦軍ジャブローを創ろう！』編の中で、象徴的なシーンとして取りあげられた地球連邦軍の建造物解析です（Part04 第14話、15話、16話）。
LS-DYNAの解析条件
経緯やストーリーは、ファンタジー営業部のHPをご覧いただくとして、ここではLS-DYNAの解析条件についてご紹介したいと思います。
破壊対象はトーチカです。
モビルスーツに叩き壊されてばらばらになるドーム状の建造物です。
前田建設ファンタジー営業部様のご要望は、このトーチカをアニメ映像のように破壊することです。
キーワードは、衝突＋ブラスト荷重です。
幾何形状
トーチカの形状は、前田建設ファンタジー営業部から頂いたトーチカのigesデータでは、パネル形状のパーツを鉄筋で支える様式になっていましたが、ばらばらに破壊することを想定していたことから、均一の形状・材料のドーム状にしました。
結果、曲率16mで壁厚250mm、二階の床面は、直径320mmの内部支柱4本で支え、高さ4mで250mmとしましています。
トーチカを破壊するモビルスーツの腕は、アニメ映像や各種緒元（頭頂高19.2m*）から、前腕を、長辺5m、短辺3mの楕円と仮定しました。
形状データ
| トーチカ部の概要 | 曲率16m、壁厚250mm 二階面高さ4m、床250mm厚 2層のソリッド 内部支柱4本、直径320mのソリッド |
|---|---|
| ロボットの腕概要 | 長辺5m、短辺3mの楕円 シェル要素 |
| 要素数 | 約11万要素（ソリッド：ドーム部） 約5千要素（シェル：モビルスーツの腕） |
拘束条件・接触条件
| *BOUNDARY_SPC | トーチカの脚部、内部支柱の底面の節点で6自由度拘束 |
|---|---|
| *AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE | 全パートに適用 |
破壊条件
当初は叩き壊すイメージがありましたので、剛体シェル（モビルスーツの腕）の衝突条件を探ろうとしていました。しかし、アニメ映像には、トーチカの外壁が内側から外側に向かって割れ広がって飛び散る様子が見られることから、衝突に加えドーム内側からの圧力荷重が掛かっていることが予想されました。
衝突条件では、初速度ではなくモビルスールの出力（1,870kw＊）に期待して、アニメ映像を参考にトーチカ中心方向に強制変位を仮定しました。
内部からの圧力荷重については、ブラスト荷重としてTNT換算質量の爆発を用いました。爆発点は、トーチカ二階床面中央とし、トーチカの全壁面で圧力荷重を受けるよう設定しました。
衝突条件
- *BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION
-
- 対象 ： ロボットの腕
- DOF ： =4 VIDで指定する方向の並進運動
- VAD ： =2 変位指定
- LCID ： 時間−変位曲線
- VID ： *DEFINE_VECTORでドーム中心方向を指定
爆発条件
- *LOAD_BLAST
-
- WGT ： =TNT 換算質量
- 爆発点 ： XBO、YBO、ZBOによりドーム二階床面中央を指定
- *LOAD_SEGMENT_SET
-
- SSID ： 圧力荷重を掛けるセグメントセットID（*SET_SEGMENT）
- LCID ： =-2（*LOAD_BLASTを使用するための選択）
計算資源
- *CONTROL_TIMESTEMP
-
- TSSFAC ： =0.5
- DT2MS ： =-1.0e-6
-
- Version ： ls971d R4.2.1
- Platform ： Xeon64 System
- OS Level ： Linux 2.6.9
- Elapsed time ： 13761 seconds( 3 hours 49 min. 21 sec.) for 78632 cycles
前田建設ファンタジー営業部のコンテンツは、2011年2月までWEB公開されています。
話題のひとつとして、また評価者として、ご家族・ご友人とご一緒にあわせてご覧ください。
前田建設ファンタジー営業部 http://www.maeda.co.jp/fantasy/about/
- 出典
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- ＊ wikipedia https://ja.wikipedia.org/wiki/アッガイ
