Fusion 360で中空形状の断面二次モーメントを正しく計算する方法

Fusion 360のアドイン機能を使って断面二次モーメントや断面積を計算する際、中空形状で値が正しく反映されないことがあります。本記事では、中空形状を正しく認識させる方法や対処法を具体例とともに解説します。

中空形状が正しく認識されない原因

Fusion 360では、ソリッドボディとして扱われている形状の内側空洞を自動で認識できない場合があります。この場合、断面二次モーメント計算時に内側が詰まった状態として計算され、値が実際より大きくなります。

例えば、パイプ状のチューブを解析するとき、外周のみが評価されるべきところが内側も充填されたと誤認識されることがあります。

まず、モデルのボディ構造を確認します。中空部分を切削やスケッチで正しく切り抜き、ソリッドボディとして内側空洞が明確に定義されているかをチェックします。

スケッチで内側の輪郭を作成し、押し出しで切り抜くことで、Fusion 360が内側空洞を正しく認識できる場合があります。

断面二次モーメントを求めるアドインでは、計算範囲やボディ選択を明示的に指定できる設定があります。中空ボディを含む場合は、外側ボディと内側空洞の両方を正しく選択することが重要です。

場合によっては、内側ボディを負のソリッドとして認識させる方法で、差し引き計算を行うことも可能です。

もしアドインで正確な値が得られない場合は、スケッチ断面を抽出して、CAD外部の解析ツール（ExcelやPythonの数値計算ライブラリ）で断面二次モーメントを計算する方法もあります。

また、Fusion 360の「Simulation」機能で簡易解析を行い、荷重条件下での曲げ剛性を評価することで、断面二次モーメントに近い値を推定することも可能です。

中空形状の断面二次モーメントが正しく計算されない場合は、ボディ構造を正しく作成する、アドインの計算範囲や設定を確認する、必要に応じて外部解析ツールを活用することが重要です。これらの手順を実践することで、中空形状でも正確な断面二次モーメントを得ることができます。