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の要素


今回からはCalculiXの要素について見ていきます。

まずソリッド要素
C3D8:完全積分8節点6面体要素
C3D8R:1点積分8節点6面体要素
C3D20:20節点6面体要素(3X3X3積分点)
C3D20R:20節点6面体要素(2x2x2積分点)
C3D4:4節点四面体要素
C3D10:10節点四面体要素
C3D6:6節点三角柱要素
C3D10:15節点三角柱要素

これまでいくつかの要素は使用してきましたが、六面体、四面体要素を中心に試してみようと思います。


***これはフリー有限要素法ソフトウエアCalculixについての説明です。ABAQUSコマンドの説明ではありません***

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  1. 2008/09/20(土) 22:56:49|
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CalculiXテトラ要素(四面体要素)を試してみる

六面体要素は今まで使ってきたので、今回まずは、テトラ要素(四面体要素)を試してみようと思います。

テトラ要素は多少複雑なソリッド形状でもメッシュを作成するプログラムが対応してくれます。

3D-CADデータをCAEソフトにインポートして、メッシュを切るときに重宝される要素です。

ただし、1次要素では精度が悪く、2次要素が一般的に使用されます。

というわけで、CalculiXのテトラ要素を試すためにデータを作ろうとしたのですが、

cgxがテトラ要素作成に対応していないようだ

ということがわかりました。

ちなみにポスト処理には対応しているようです。

しょうがないので、フリーソフトの

Gmsh

をつかって、モデルを作成することにします。

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  1. 2008/09/21(日) 21:50:21|
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CalculiXテトラ1次要素で片持ち梁モデルを計算してみる


Gmshの話から、本題のテトラ要素の評価の話に戻ります。

前回のモデルデータでの最大変位の理論値は、

(PL^3)/(3EI)=0.3429

P:荷重、L:梁の長さ、E:ヤング率、I:断面2次モーメントで正方形断面の場合は((h^4)/12)、h:一辺の長さ

たわみの最大変位量のシミュレーションの結果は

テトラ1次結果

最大値は0.291となっています。

やはり一次要素では精度が悪いようです。

次回から2次要素で計算してみます。


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  1. 2008/10/06(月) 22:12:03|
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CalculiX TETRA2次要素の解析結果

まずは2次要素がきちんとできているか、cgxでモデルを確認してみると、

テトラ2次要素モデル
クリックすると大きくなります。

今度は大丈夫そうだ。

次に、梁のたわみの結果を見てみると
テトラ2次要素結果

0.342で理論計算値(PL^3)/(3EI)=0.3429とほぼ一致しています。

テトラ要素2次要素でも、メッシュがきちんと切れれば、精度が出そうな感じです。


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  1. 2008/10/09(木) 22:22:47|
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CalculiXの1次元要素


さて、今回からは、いわゆる一次元要素についてみてみたいと思います。

一次元要素は、要するに線要素で、ロープや鉄骨材、補強材などのモデル化や、梁状の物などのモデル化を簡単にしたいときに使います。

1次元要素も、ソルバーによってはたくさん種類がありますが、CalculiXでは、幸か不幸か2種類しかありません。

B32とB32R

この2つ名前から見ると完全積分要素か低減積分要素化の違いのようです。

形状的は、全く同じで、3節点、つまり両端と中央に節点がある要素です。

ただ私は今までいわゆるBar要素とよばれる、2節点のFEMの教科書の最初の方に出でてくる要素しか使ったことがありませんので、この手の要素ははじめて使います。

まず、梁の問題で使い方と精度検証したいと思います。


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  1. 2008/10/13(月) 22:41:14|
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