剛体運動による接触不安定

接触前の状態で、部品が十分に拘束されていないケースだ。荷重を加えて接触が確立されるまでの間、部品がフリーに動ける状態だと、ソルバーは剛性マトリクスの特異性を検出してエラーを出す。

その通り。典型的な例は、ボルト締結解析で上部プレートが重力方向にしか拘束されていないケース。ボルトの予荷重が作用するまで、プレートは水平方向に自由に動ける。

メッセージ: ***WARNING: SOLVER PROBLEM. ZERO PIVOT WHEN PROCESSING NODE xxxx DOF x. THE UNRESTRAINED MOTION MAY BE DUE TO UNRESOLVED CONTACT CONDITIONS

AbaqusではCONTACT CONTROLS, STABILIZEで弱いバネ効果を追加するか、最初のステップでBOUNDARYを追加して初期拘束を与える。

メッセージ: *** SYSTEM FATAL MESSAGE 2012 (DCMP): SINGULAR STIFFNESS MATRIX - CHECK CONSTRAINTS

NastranではAUTOSPC=YESで自動拘束を有効にするか、PARAM,BAILOUT,-1で特異性を無視して計算を続行させる（注意して使用）。

メッセージ: Rigid body motion detected. Pivoting has been done for DOF xxx at node xxxx

AnsysではSTABILIZEコマンドまたはWeak Springオプションを使用する。接触が確立されるまでの間、微小なバネで部品を仮拘束する。

そうだ。ただし弱いバネの剛性が大きすぎると結果に影響するし、小さすぎると安定化の効果がない。接触剛性の1/1000〜1/100程度が目安だ。最終的な結果でバネの反力がほぼゼロであることを確認しよう。