概要
Pressure 境界条件では、面（または面の集合）に分布荷重が作用します。これは、接触している流体や他の固体から面に加えられる荷重をモデル化するのに便利で、荷重の方向は面の法線方向になります。
以下の解析タイプでご利用いただけます。
設定項目
Pressure 境界条件の設定パネルを以下に示します。
設定項目は以下の通りです。
- (P) Pressure: 加えられる圧力の大きさ。可変値としても設定できます。
- Assignment: 圧力境界を割り当てる面を選択します。
力の大きさと方向
Pressure (P) は、単位表面積（ \(\rm{m^2}, sq.in. \)など）あたりの力（N、lb.など）の単位で定義されるため、加えられる力の合計は、割り当てられた面（または面の集合）の総面積によります。
$$ F = P A \tag{1} $$
正の圧力が加えられた場合、力の方向は面の法線方向と逆の向き、すなわちソリッド領域の内側を向きます。負の値の場合、力の方向は面の外向き法線方向となります。
単一の平面、または同一平面上の複数の面に割り当てる場合は、上記の向き定義にしたがって同一の向きとなります。ただし、割り当てられた面が平面でない場合、または同一平面上ではない場合は、力の向きは、ベクトル的に各面の法線を考慮して計算されます。
$$ \vec{F} = \Sigma( -P \vec{A}) = \Sigma (-P A \vec{n}) \tag{2} $$
曲面の場合、これは無限小領域を持つ積分となり、各要素の法線方向が、設定の結果として生じる力を計算するために使用されます。
大変形の場合
非線形シミュレーションや動的シミュレーションで許容されるような大きな変形では、割り当てられた面の法線方向が変化する可能性があります。このような場合、結果として得られる荷重は、変形していない状態で計算された元の方向を常に維持することになります。したがって、 Pressure 境界条件を使用すると、正しい結果が得られない場合があります。
適用される力の方向が固体の変形に伴って更新される必要がある場合は、 Follower pressure 境界条件を使用してください。
厚板に適用した圧力境界条件の例を以下に示します。
可変値としての圧力の設定
表形式での入力あるいは関数機能を用いて、圧力の大きさを可変値として設定できます。圧力に使用できる関数は以下のとおりです：
- 時間依存：
- 非線形シミュレーションや動的シミュレーションでは、圧力は時間（変数t）に対して変化するように設定できます。例えば、非線形シミュレーションで荷重をゼロから増加させる場合、急激な荷重の印加は数値計算上で発散を引き起こします。また、動的シミュレーションで荷重を自然に時間変化させる場合にも有効です。
- 座標依存：
- 圧力は空間内の位置（変数X、Y、Z）に対して変化するように設定できます。これは例えば、静水圧のように荷重が高さに対して変化する場合に有用です。
座標依存関数では、変数X、Y、Zは元の変形していない状態での座標を参照することに注意してください。したがって、この機能は変形に依存する圧力関数（例えば、バネとの接触）のモデル化には使用できません。
関連するチュートリアル
関連するバリエーションケース
- Validation Case: Thick Plate Under Pressure
- Validation Case: Volume Stone Subjected to Harmonic Pressure
- Validation Case: Design Analysis of Spherical Pressure Vessel