Salome-Meca 講習会 ( 初級 ) 応力解析のはじめかた Salome-Meca 活用研究会入門導入検証分科会

(1)

Salome-Meca講習会(初級)

「応力解析のはじめかた」

Salome-Meca活用研究会入門・導入・検証分科会

(2)

Salome-Mecaとは

EDF（フランス電力公社）が提供している、Linuxベースのオープンソース構造・熱解析ソフト Code_Aster ：解析ソルバー Salome-Meca ：プリポストを中心とした統合プラットフォーム：SALOME Platformに、Code_Asterをモジュールとして組み込んだもの Code_Asterは、構造力学、熱力学を中心に非常に高度で多彩な機能と400を超える要素（1次元、2次元、3次元ほか）を有しています。また、2,000以上のテストケースと、13,000ページ以上のドキュメント（使用方法、テクニック、理論的背景）、公式フォーラムなどがあり、他のオープンソースCAEソフトと較べてサポート体制が充実しているのが特長です。

Code_Aster & Salome-Meca 日本語解説より

https://sites.google.com/site/codeastersalomemeca/home

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練習問題概要（1/2）

【単位：mm】 1,000 100 X Z A A部詳細図 50 Z 10 100 10 Y 材料定数ヤング率：2.1×105_MPa ポアソン比：0.3 拘束条件端面完全固定荷重条件先端部にZ方向に-10,000N 例題形状データ H型鋼（Hsteel：H-100×50×10×10 長さ1,000mm） F=10,000N 端面完全固定

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練習問題概要（2/2）

4 - Japan Salome-Meca Working Group

これから下記のようにグループ化を行います面：fix （根元の固定部）面：loadA （先端の面）線：loadL （先端上端の50mmのライン）点：loadP （先端上端外側のコーナー部の点）拘束面“fix” 線“loadL” 点“loadP” 面“loadA”

(5)

解析手順

1.

Salome-Mecaの起動

2.

geometryモジュールを起動

3.

形状のインポート

4.

基本操作方法

5.

グループを作成

6.

メッシュの作成

7.

解析実行用ファイルの作成

8.

解析実行用ファイルの編集

9.

解析の実行

10.

結果の表示 ※本マニュアルは、DEXCS2012-Salome-D0-B1-64（64bit）で作成

(6)

作業用フォルダーの作成

1. 作業用フォルダーを事前に作成します。[場所]>[ホームフォルダー]を左クリック 2. [ファイル]>[新しいフォルダーの作成（F）] を左クリック 3. “hsteel” を入力し、作業用フォルダーを作成 4. 形状ファイル[hsteel.stp]を作業用フォルダーに入れておく 2 3.“hsteel”を入力 ※Ｓａｌｏｍ-Mｅｃａでは、ファイル名、フォルダー名には日本語は使用できません。大文字・小文字は区別されます 1

(7)

Salome-Mecaの起動

２.Salome-Mecaが起動

1. デスクトップ上の[Salome V6_6_0]アイコンを左ダブルクリック 2. Salome-Mecaが起動

(8)

Geometryモジュールを起動(1/2)

1. モジュール情報をプルダウンし、［Geometry］モジュールを選択 or ［Geometry］アイコンを左クリック 2. [モジュールのアクティブ化ウインドウ]で[新規作成（N）]を左クリック１ 2 モジュール情報［Geometry］アイコン

(9)

Geometryモジュールを起動(2/2)

Geometryモジュール起動画面グラフィックウィンドウパイソンコンソールメニューバー標準バーオブジェクトブラウザモジュール情報バー

(10)

形状のインポート(1/3)

1. [メニューバー]>[ファイル(F)]>[インポート] 2. [インポート]ウィンドウで、ファイルの種類を[STEP Files]に変更 3. 作業フォルダより、[hsteel.stp]ファイルを選択し、[Open]ボタンをクリック１ 2 Salomeでサポートされているファイル形式 • ACIS Files(.sat) • BREP Files(.brep)

• IGES Files 5.1 & 5.3(.iges .igs) • STEP Files(.step .stp)

• STL (エキスポートのみ）

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形状のインポート(2/3)

［Question］ウィンドウが表示された場合、

mm単位系を使用するなら［No］

m単位系を使用するなら［Yes］を左クリック

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形状のインポート(3/3)

境界ボックスの確認

1.

[メニューバー]>[計測]>[寸法 ]>[境界ボックス]を左クリック

2.

[オブジェクトブラウザー ]>[Geometry]>[HSTEEL]を左クリック

3.

単位系を確認し、[閉じる(Ｃ)]を左クリック

2 1

(13)

基本操作方法

画面上操作方法マウス操作回転：ctrlキー＋マウス右ボタン＋ドラッグ移動： ctrlキー＋マウス中ボタン＋ドラッグ拡大（縮小）：マウス中ボタン上（下）スクロールor ctrlキー＋マウス左ボタン＋ドラッグボタン操作視点の切り替え：すべて表示：復元：

(14)

1.

[オブジェクトブラウザー ]>[Geometry]>[HSTEEL] を左クリック

2.

右クリックをして、[グループを作成]を左クリック

グループを作成(1/5)

１

(15)

1. ［グループを作成］ウィンドウの【オブジェクトの種類】で［面］を選択 2. 【グループの名前】に”fix”を入力 • 大文字・小文字は区別されます • 文字数が8文字を越えますと解析実行時にエラーが発生します。 3. 【メインオブジェクト】が“HSTEEL” になっていることを確認 4. グラフィックウィンドウで変位拘束する面を左クリック • グラフィックウィンドウ上で、マウスを移動させると選択可能なオブジェクトが水色でハイライトされ、左クリックすることで選択されます • シフトキーを押すことで、複数選択可 5. ［追加］を左クリック 6. 面番号が追加されていることを確認（今回は３） 7. ［適用（A）］を左クリック

グループを作成(2/5)

1 3 2 5 7 4 6

(16)

1. ［グループを作成］ウィンドウの【オブジェクトの種類】で［面］であることを確認 2. 【グループの名前】に”loadA”を入力 3. 【メインオブジェクト】が “HSTEEL”になっていることを確認 4. グラフィックウィンドウで荷重をかける面を左クリック 5. ［追加］を左クリック 6. 面番号が追加されていることを確認（今回は56） 7. ［適用（A）］を左クリック

グループを作成(3/5)

1 3 2 5 6 4 7 6

(17)

1. ［グループを作成］ウィンドウの【オブジェクトの種類】で［線］を選択 2. 【グループの名前】に”loadL ”を入力 3. 【メインオブジェクト】が“HSTEEL” になっていることを確認 4. [オブジェクトブラウザー ]>[Geometry]>[HSTEEL]を左クリック 5. 右クリックし、[選択のみ表示]を左クリック 6. グラフィックウィンドウで荷重をかける線を左クリック 7. ［追加］を左クリック 8. 線番号が追加されていることを確認（今回は70） 9. ［適用（A）］を左クリック

グループを作成(4/5)

1 3 2 7 6 6 9 8 4 5

(18)

1. ［グループを作成］ウィンドウの【オブジェクトの種類】で［点］を選択 2. 【グループの名前】に”loadP ”を入力 3. 【メインオブジェクト】が“HSTEEL” になっていることを確認 4. 先に作成した面グループ”loadL”をアイコンを左クリックし非表示 5. グラフィックウィンドウで荷重をかける点を左クリック 6. ［追加］を左クリック 7. 線番号が追加されていることを確認（今回は69） 8. ［適用して閉じる（p）］を左クリック

グループを作成(5/5)

1 3 2 6 5 8 7 4

(19)

メッシュの作成(1/6)

メッシュモジュールが起動

モジュール情報よりプルダウンし、［Mesh］を左クリック or

Meshアイコンを左クリック

(20)

メッシュの作成(2/6)

[メニューバー]>[メッシュ]>[メッシュを作成します。] or

(21)

メッシュの作成(3/6)

1. オブジェクトブラウザーから［HSTEEL］を左クリック 2. 【メッシュを作成します。】ウィンドウのアイコンを左クリック 3. “HSTEEL”が選択されていることを確認 1 2 3

(22)

メッシュの作成(4/6)

1. 【アルゴリズム】から[Netgen 1D-2D-3D］を選択 2. 【メッシュを作成します。】ウィンドウの【前提条件】のアイコンを左クリック 3. [NETGEN 3D Parameters]を左クリック 1 2 3

(23)

メッシュの作成(5/6)

1. 【最大サイズ】に”10”、【最小サイズ】に”5”を入力 2. 【2次要素】にチェック 3. [OK(O)]を左クリック 4. [適用して閉じる（ｐ）]を左クリック 2 3 4

(24)

メッシュの作成(6/6)

24 - Japan Salome-Meca Working Group １２ 1. [オブジェクトブラウザー ]>[Mesh]>[Mesh_1]を左クリック 2. [メニューバー]>[メッシュ]>[計算] 3. 【メッシュの計算が成功しました。】ウィンドウで節点数、要素数などを確認 4. [閉じる(F)]を左クリック４一次要素情報二次要素情報

(25)

解析実行用ファイルの作成(1/8)

1.

モジュール情報を[Aster]に切り替え or

2.

Asterアイコンを左クリック

１

(26)

解析実行用ファイルの作成(2/8)

1.

[メニューバー]>[aster]>[wizard]>[Linar elastic] or

2.

Linear elasticアイコンを左クリック

WizardはSalome-Mecaでのみ利用可能 Salome-Meca2013.1には４つのwizard

Linear elastic analysis：静荷重弾性解析 Modal analysis：固有振動数解析

Linear themic analysis：熱伝導解析 Crack analysis (X-FEM)：亀裂解析

１

(27)

解析実行用ファイルの作成(3/8)

解析するモデルの種類を選択、今回は[3D]のまま、[Next>]を左クリック解析するモデルの種類 3D Plane stress：平面応力問題 Plane strain：平面ひずみ問題 Axis symmetric：軸対称問題１

(28)

解析実行用ファイルの作成(4/8)

1. [オブジェクトブラウザー]>[Mesh]>[Mesh_1]を左クリック

2. ボタンを左クリック

3. [Next>]を左クリック

１２

(29)

解析実行用ファイルの作成(5/8)

1.

ヤング率を”2.1×105” MPaに設定

2.

[Next>]を左クリック２１ “2.1e5”を入力

(30)

解析実行用ファイルの作成(6/8)

1.

拘束条件の設定のため、”loadP”を左ダブルクリック

2.

プルダウンボタンを左クリックし、”fix”を左クリック

3.

［Next>］を左クリック１２３

(31)

解析実行用ファイルの作成(7/8)

荷重条件の設定

荷重条件の設定画面では、圧力条件しか設定できないため、今回はそのまま［Next>］を左クリック荷重条件は、解析実行用ファイルエディターEficasで設定を行います

(32)

解析実行用ファイルの作成(8/8)

1.

[解析実行用ファイル選択]を左クリック

2.

ファイルの保存場所を選択、ファイル名”hsteel”を入力し

、[Save] を左クリック

3.

[Finish]を左クリック

１

３２

(33)

解析実行用ファイルの編集(1/9)

２１

1.

オブジェクトブラウザ>[Aster]>[liner-static]>[Data]の下の先ほど保存した解析実行用ファイルを左クリック

2.

右クリックし、[Run Eficas]を左クリック

(34)

解析実行用ファイルの編集(2/9)

1.

プルダウンボタンを左クリック

2.

［STA10ja］を左クリック

3.

［OK(O)］を左クリック STA：Stable 安定版９，１０，１１：Code_Asterのバージョン ja：日本語化

１

2

(35)

解析実行用ファイルの編集(3/9)

コマンドファイ ルの外観 キーワードの追加 /変更タブ 概念の名前設定タブ 新しいコマンドの追加タブ グラフィカルな解析実行用ファイルエディター (Eficas)の使用

(36)

解析実行用ファイルの編集(4/9)

1.

[MODI_MAILLAGE]>[ORIE_PEAU_3D]>[GROUP_MA]を左クリック

2.

右矢印を左クリック

3.

”loadL”が右ウィンドウに移動するので、これを”fix”に書き換えて、左矢印を左クリック

4.

［検証(V)］を左クリック１ 2 4 3 “fix”を入力

(37)

解析実行用ファイルの編集(5/9)

１

1.

[hsteel.comm]>[AFFE_CHAR_MECA]>[PRES_REP]を右ク

(38)

解析実行用ファイルの編集(6/9)

１

1.

[hsteel.comm]>[AFFE_CHAR_MECA]を左クリック

2.

【キーワードを追加します。】タブより、[FORCE_ARETE]を左クリック

3.

[検証(V)]を左クリック１ 2 3 【キーワードを追加します。】のキーワード順を並び替え 38 - Japan Salome-Meca Working Group

(39)

解析実行用ファイルの編集(7/9)

1.

【キーワードを追加します。】タブより、[GROUP_MA]を左クリック

2.

［検証(V)］を左クリックすると、コマンドツリーに [GROUP_MA]が追加される

3.

”loadL”を入力し、左矢印を左クリック

4.

［検証(V)］を左クリック１ 4 3 “loadL”を入力 2 [GROUP_MA] が追加される

(40)

解析実行用ファイルの編集(8/9)

1.

コマンドツリーより、[FORCE_ARETE]を左クリック

2.

【キーワードを追加します。】タブより、[FZ]を左クリック

3.

［検証(V)］を左クリックすると、コマンドツリーに[FZ]が追加される

4.

単位長さ当たりの荷重値”-200”を入力 10,000(N)÷50(mm)=-200(N/mm)

5.

［検証(V)］を左クリック１ 4 3 “-200”を入力 2 40 - Japan Salome-Meca Working Group

(41)

解析実行用ファイルの編集(9/9)

1.

編集した内容を上書き保存する

2.

左上の×印で、解析実行用ファイルエディター（eficas）を終了するコマンドツリーの色表示緑色：Code_Asterの文法を満たしている黄色： Code_Asterの文法を満たしていますが、概念の名前が定義されていません赤色： Code_Asterの文法を満たしていません１ 2

(42)

解析の実行（1/5）

1.

[ドキュメントを保存]アイコンをクリック設定データを保存

2.

[オブジェクトブラウザー]>[Aster]>[liner-static]を左クリック

3.

右クリックし、[Edit]を左クリック 2 liner-staticを左クリック 3 1

(43)

解析の実行（2/5）

1.

【Total memory(MB)】に”512“を入力

2.

【Time(s)】に”600”を入力

3.

[OK]を左クリック１ “512”を入力 2 3 “600”を入力

(44)

解析の実行（3/5）

1.

[オブジェクトブラウザー]>[Aster]>[liner-static]を左クリック

2.

右クリックし、[Run]を左クリック１ 2

(45)

解析の実行（4/5）

メッセージログが表示

オブジェクトブラウザーに[Post-Pro]>[liner-static.rmed]が表示されれば正常に終了です

(46)

解析の実行（5/5）

ファイル名内容 liner-static.baseフォルダ hsteel.comm Code_Aster解析実行用ファイル hsteel.stp 形状ファイル liner-static.export liner-static.mess 解析経過のメッセージエラーはフランス語で書かれているので、google翻訳などで内容を確認する。 liner-static.mmed メッシュデータ liner-static.resu 解析結果のメッセージ liner-static.rmed 解析結果データ Study1.hdf Salomeの保存データ作業フォルダ内訳

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結果の表示(1/10)

モジュール情報を［ParaVis］に切り替え or

ParaVisアイコンを左クリック

ParaVisモジュールが起動

(48)

結果の表示(2/10)

1

1.

ParaVisモジュールより結果ファイル読み込みアイコンを左クリック

2.

作業フォルダより、結果ファイル（liner-static.rmed）を選択

3.

［OK］を左クリック 3 “liner-static.rmed” を選択 2

(49)

結果の表示(3/10)

1.

【オブジェクトインスペクター】より、[Apply]を左クリック

(50)

結果の表示(4/10)

表示方法切り替え表示サイズのリセット視点の切り替え選択範囲をズーム座標系表示中心表示

画面上操作方法

回転：マウス左ボタン+ドラッグ移動：マウス中ボタン+ドラッグ拡大（縮小）：マウス中ボタン上（下）スクロール

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結果の表示・変位(5/10)

1. フィールドのプルダウンメニューより[○RESU_DEPL]を左クリックすると変位コンターが表示 2. [凡例の表示]アイコンを左クリック 1 2 Magnitude…大きさ DX、DY、DZ…各方向の変形量

(52)

結果の表示・スケール表示(6/10)

1. [Warp By Vector]アイコンをクリック 2. 【Vectors】より、[RESU_DEPL]をプルダウンし左クリック 3. 【Scale Factor】に倍率を入力。”10”を入力 4. [Apply]ボタンを左クリック 1 2 4 3

(53)

結果の表示・応力(7/10)

1. プルダウンメニューより、[○RESU_SIEQ_NOEU]を左クリックすると応力コンターが表示 2. [凡例の表示]アイコンを左クリック 1 2 VMIS…ミーゼス応力 TRESCA…トレスカ応力 PRIN_1～3…各主応力

(54)

結果の表示・凡例の色編集(8/10)

54 - Japan Salome-Meca Working Group １

3.好みの凡例を左クリック

1. [Edit Color Map]アイコンを左クリック

2. [Choose Preset]を左クリック 3. 好みの凡例を選択 4. [OK]をクリック 5. [Apply]を左クリック 6. [Close]を左クリック 2 4 5 6

(55)

1. [Edit Color Map]アイコンを左クリック

2. [Automatically Rescale to Fit Data Range]のチェックを外す

3. [Rescale Rage]を左クリック 4. 【set Range】ウィンドウーに値を入力 5. [Rescale]を左クリック 6. [Apply]を左クリック 7. [Close]を左クリック

結果の表示・凡例の値編集(9/10)

１ 4.値を入力 2 3 6 7 5 色数変更

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結果の表示・断面表示(10/10)

1. [Slice]アイコンを左クリック 2. 【Origin】で断面中心座標を入力 3. 断面の法線方向を選択 4. [Apply]ボタンを左クリック

56 - Japan Salome-Meca Working Group １ 2.断面中心座標を入力 4 3.断面の法線方向を選択

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補足Ａ AFFE_CHAR_MECA一覧

境界条件対応要素関数形の入力の可否 DDL_IMPO 変位を与える 3D, 2D ○ FACE_IMPO 面に変位を与える 3D, 2D ○ PESANTUER 重力を与える all FORCE_FACE 面荷重を与える 3D ○ FORCE_ARETE 線荷重を与える 3D, 2D ○ FORCE_NODALE 節点荷重を与える all ○ FORCE_COQUE 面荷重を与える 2D ○ PRES_REP 圧力を与える 3D, 2D ○ LIAISON_MAIL ソリッド要素同士を結合 _{3D, 2D} _× ソリッドとシェル要素を結合 LIAISON_COQUE シェル要素同士を結合 2D × LIAISON_ELEM ビーム要素とソリッド 3D, 2D,1D × シェル要素を結合 LIAISON_UNIF 節点グループの変位の値を同一にする Node ○ LIAISON_SOLIDE 節点グループを変形のない剛体にする Node ○ LIAISON_OBLIQUE 節点グループに局所座標を定義する Node ○ LIAISON_DDL 節点の変数に線形の関係を与える Node ○ 構造解析の境界条件を設定するコマンドのAFFE_CHAR_MECAの使い方

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補足B コマンドファイル詳細(1/3)

Eficas設定済みファイル解説 ■ DEBUT コマンドファイルの開始 ■ DEFI_MATERIAU MA 材料の定義 ◆ ELAS 等方性材料 ● E 210000.0 ヤング率 ● NU 0.3 ポアソン比 ■ LIRE_MAILLAGE MAIL メッシュの読み込み ● FORMAT MED ◆ b_format_med ■ MODI_MAILLAGE MAIL メッシュの設定 ● MAILLAGE MAIL ◆ ORIE_PEAU_3D ● GROUP_MA fix ■ AFFE_MODELE MODE モデルの設定 ● MAILLAGE MAIL ◆ AFFE 設定 ● TOUT OUI 全てを対象 ● PHENOMENE MECANIQU_E 現象を設定 ◆ b_mecanique モデル（2D or 3D） ● MODELISATION 3D

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補足B コマンドファイル詳細(2/3)

Eficas設定済みファイル解説 ■AFFE_MATERIAU MATE 材料の適用 ●MAILLAGE MAIL ◆AFFE DEFI_MATERIAUで設定した材料をモデルに設定 ●TOUT OUI モデル全体に設定 ●MATER MA DEFI_MATERIAUで設定した材料をモデルに設定 ■AFFE_CHAR_MECA CHAR 境界条件の設定（構造解析） ●MODELE MODE ◆ DDL_IMPO 変位の設定 ●GROUP_MA fix 体積、面、線のグループ名に設定 ●DX 0.0 変位の方向、変位量を設定 ●DY 0.0 ●DZ 0.0 ◆FORCE_ARETE 単位長さあたりの荷重設定 ●GROUP_MA loadL 体積、面、線のグループ名に設定 ●FZ -200 Z方向への荷重 ■MECA_STATIQUE RESU 線形構造解析のソルバー ●MODELE MODE モデルを設定

●CHAM_MATER MATE AFFE_MATERIAUで設定した材料を設定

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補足B コマンドファイル詳細(3/3)

Eficas設定済みファイル解説 ■ CALC_ELEM RESU 要素解 ● MODELE MODE ● CHAM_MATER MATE ● RESULTAT RESU ◆ b_prec_rela ◆ b_lineaire ◆ b_toutes ● OPTION SIGM_ELNO,SIEQ_ELNO ◆ EXCIT ●CHARGE CHAR ■ CALC_NO RESU 節点解 ● RESULTAT RESU ◆ b_prec_rela ● OPTION SIGM_NOEU,SIEQ_NOEU ■ IMPR_RESU 結果出力 ● FORMAT MED ◆ b_format_med ● UNITE 80 ◆ b_restreint ◆ RESU ● MAILLAGE MAIL ● RESULTAT RESU ◆ b_info_med ◆ b_sensible ◆ b_partie ◆ b_extrac ● NOM_C HAM SIGM_NOEU,SEQ_NOEU,D EPL ◆ b_cmp ◆ b_med ◆ b_topologie ■ FIN コマンドファイルの終了

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補足C 単位系

Salome-Mecaは決まった単位系を持ちません

単位系はユーザーが任意に決定する必要があります

物理量質量長さ時間力応力 ρ（steel） E（steel）

SI kg m s N Pa 7.8×103 _2.1×1011

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参考文献

Code_Aster Training, http://www.code-aster.org/V2/spip.php?article282

DEXCS, http://dexcs.gifu-nct.ac.jp/

OpenCAE Users Wiki オープンCAE初心者勉強会 SALOME-Mecaの使用法解説：FS氏提供,

http://opencae.gifu-nct.ac.jp/pukiwiki/index.php?SALOME-Meca%A4%CE%BB%C8%CD%D1%CB%A1%B2%F2%C0%E2

Code_Aster & Salome-Meca 日本語解説,

https://sites.google.com/site/codeastersalomemeca/

富山県立大学機械システム工学科機械エネルギー工学講座中川グループオープンCAE勉強会＠富山第12回「Salome-Meca構造解析入門講習資料：秋山様」,http://eddy.pu-toyama.ac.jp/

CAE懇話会 SALOME-Meca活用研究会入門・導入分科会（暫定ページ 3. Dexcs Salome MECAを用いた構造解析手順,

https://sites.google.com/site/cae21salomesub4/home

はじめてのオープンCAE,工学社,2011

塾長秘伝有限要素法の学び方！,日刊工業新聞社,2011

Salome-Meca 講習会 ( 初級 ) 応力解析のはじめかた Salome-Meca 活用研究会 入門 導入 検証分科会