有限要素法のフリーのソフトウエア を試す

CAEで使われるフリーの有限要素法(FEM)ソフトウエアであるCalculixやOpenfoamを使ってみようとチャレンジしてたその足跡を残す。。。ついでに他のフリーソフトや商用ソフトの無償版にも手を出してみる。

CalculiXの接触機能について調査を始める


しばらくCalculiX自身の話題を書いてなかったが、確実に進歩しているようだ。。。

このごろのCalculiXは接触解析ができるらしい。

しかも面接触らしい。。。

Nastranでもできないのに。。。(NEiはできるらしいが)

さてどの程度できるのか、早速調査にかかりたいと思う。

(今日は思ったところまでですが(^^;))

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  1. 2012/09/10(月) 23:34:57|
  2. CalculiX接触
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CalculiXの接触問題の例題を見てみる

CalculiXの接触解析について調べていこうと思うのですが、

まずはとりあえずデータを作って流してみたいと思います。


ABAQUSと入力形式に互換性はあるので、

ABAQUSデータと同じであれば自作データが作れないことはないのですが、

入力データすべてサポートしているとは思えません。。。


そこでCalculiXには行っている例題を見たいと思います。

CalculiXをWindows版をインストールすると、

bConverged

というフォルダができますが、その下の

CalculiX/ccx/test

のフォルダに例題が入っています。

その中の

contact1.inp~contact6.inp

が接触関連の例題のようです。


まずはcontact1.inpを見てみましょう。

どこか適当な作業フォルダを作ってcontact1.inpをそこへコピーします。

テキストデータだとどのようなモデルかわかりにくいので、cgxで見てみます。

cgx -c contact1.inp

でcgxでモデルを開いてみると

con01.png

大きい箱の上に小さい箱がのっかたモデルのようです。

次回実際に計算してみます。

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  1. 2012/09/12(水) 22:34:40|
  2. CalculiX接触
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CalculiX接触例題を計算してみる

それでは例題を早速計算して見ましょう。

と思いましたが、この例題の設定では、cgxで結果を見ることができません。

cgxで結果を見るために入力データの最後のほうに追加します。

con02

*NODE FILEと*EL FILEの行を追加します。

こうすると、cgxで変位と応力図が確認できます。

以下のコマンドで計算します

ccx contact1

計算はすぐ終わるはずです。

cgxで変位結果を見てみましょう。

cgx -v contact1.frd

con04

con05

con06

z方向の変位を見てみると、上の小箱が下の大箱を押してお互い変形しているのがわかります。

次回、境界条件などを確認してみます。


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  1. 2012/09/16(日) 17:34:09|
  2. CalculiX接触
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接触例題の境界条件を見てみる


前回まで、CalculiXについている接触の例題を実行してみました。

とりあえず実行してみただけで、どんな条件がついているのかはまだ見てません。。。

今回から見ていきます。

まず入力データファイルを開けてみます。

con7a

2要素しかないのですが、結構長いです。。。

このデータには、節点座標、要素データ、材料情報、拘束条件、荷重条件、接触条件、出力設定等々されています。

節点座標、要素データ、材料情報については、設定方法は特に今まで紹介してきたものと変わりませんので、省略します。

拘束条件ですが、25行目から38行目までを使って設定しています。

節点番号が1、2、5、6、11,12,15,16は完全拘束

3,4,7,8,9,10,13,14はx方向とy方向を拘束しています。

このモデルは回転自由度がないソリッドモデルなので、

3,4,7,8,9,10,13,14のz方向しか動かない

ことになります。



荷重条件は71行目と72行目に

節点番号10のz方向に-1の節点荷重を与える

設定なっています。


拘束条件、荷重条件をモデルで確認すると、

con08a

節点番号9,10,13,14が上のはこの接触面(下面)

節点番号3,4,7,8が下のはこの接触面(上面)

なので、箱の接触面のz方向の節点しか動かない設定になっているのがわかります。


もうひとつ39行目の*EQUATION以下で多点拘束(いわゆるMPC)の設定がされています。

詳しい解説は次回。。。


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  1. 2012/09/20(木) 21:59:33|
  2. CalculiX接触
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CalculiXの多点拘束(MPC)の入力方法


今まで一度もCalciliXの多点拘束の話をした事がなかったようなので、接触とは直接関係ないのですが、今回説明します。


まず多点拘束とかMPCと呼ばれるものは何かと言うと、

節点の動きを数式で固定してしまう

ものです。。。

例えば

節点1のx方向に10mm変位するときは必ず節点2のy方向は40mm移動しなさい。。。

と言った具合です。

またひとつの定義で逆も成り立つように挙動します。

例えば上記の定義を入力データの中ですると、節点2のy方向に40mm動いたときは節点1のx方向に10mm変位します。

では、上記の定義を行って、さらに強制変位で節点1のx方向に10mm変位するときは必ず節点2のy方向は80mm移動しなさい、とした場合どうなるか。。。

エラーで落ちます。。。。


さて入力方法ですが、コマンドは

*EQUATION

を使います。

例えば

*EQUATION
3
A,B,C,D,E,F,G,H,I

という入力では(A~Iには値が入ります)

C×(節点AのB方向変位)+F×(節点DのE方向変位)+I×(節点GのH方向変位)=0

の等式が成り立つように変位します。

2行目の3は3項あると言う意味です。


今回のデータの式は、まず

*EQUATION
2
4,3,1.,3,3,-1.

とあるので、

1×(節点4の3方向(=z方向))+(-1)×(節点3の3方向)=0

ということで、移項すると、

節点4の3方向=節点3の3方向

となります。

ようは

節点4と節点3のz方向は同じ値にしなさい

と言う定義です。


次の定義を見てみると

2
7,3,1.,3,3,-1.

上記同様に見ると

節点7と節点3のz方向は同じ値にしなさい

と言う定義です。

以下全部調べていくと、

*EQUATION
2
4,3,1.,3,3,-1.
2
7,3,1.,3,3,-1.
2
8,3,1.,3,3,-1.
2
9,3,1.,10,3,-1.
2
13,3,1.,10,3,-1.
2
14,3,1.,10,3,-1.


結局

節点4,7,8のz方向変位は節点3のz方向変位と同じにしなさい。

また

節点9,13,14のz方向変位は節点10のz方向変位と同じにしなさい。

と言うことになります。


モデルを確認してみますと、

con08a

節点3,4,7,8,は下の箱の上面の節点

節点9,10,13,14は上の箱の下面の節点

つまり

下の箱の上面の節点は上下方向に同変位である

上の箱の下面の節点は上下方向に同変位である

ということなのです。

これらの面の節点はxy方向には拘束されているので、z方向のみ水平に動く挙動をします。


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  1. 2012/09/24(月) 23:40:59|
  2. CalculiX接触
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