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。

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片持ち梁 分布荷重 ABAQUSとCalculiX テトラ要素でも比較してみる

前回までは、六面体要素を使用した計算で比較してみました。

しかし、CADデータを使用する場合は4面体要素を使用する場合も多いでしょう。

今回は4面体要素を使って比較してみます。

まず、1次要素で計算してみます。

メッシュは、ABAQUS-CAEで作成しました。

メッシュは以下の通りで一般的にいえば粗いメッシュです。

beam-tetra01
クリックすると大きくなります

CalculiXで計算した結果 最大変位 0.258
beam-tetra02

ABAQUS Student Versionで計算した結果 最大変位 0.258
abaqus-tetra-1ji-disp

CalculiXでは以前検証しましたが4面体1次要素は定ひずみ要素のため

一般的にもあまり精度がよくない(曲げ変形に対して硬くなる)といわれています。

値が同じなのでABAQUSも4面体一次要素については要素定式化が同じではないかと考えられます。


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  1. 2009/03/01(日) 19:06:35|
  2. CalculiXとABAQUS
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CalculiX vs ABAQUS 片持ち梁等分布荷重 TETRA2次要素での比較


それでは、2次要素を使用して計算してみます。

メッシュの要素は前回と同じで、中間節点を増やした形になります。

まずCalculiXを使って計算してみます。

最大変位 0.85
beam-tetra03

次にABAQUS Student Versionの結果を示します。

最大変位 0.85
beam-tetra04

ABAQUS、CalculiXともに同じ値で理論値0.857に非常に近い値となっています。


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  1. 2009/03/02(月) 21:46:53|
  2. CalculiXとABAQUS
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CalculiX vs ABAQUS 片持ち梁等分布荷重 TETRA2次要素での比較

CalculiX、ABAQUSとも2次要素で変位が理論値とほぼ一致しました。

そこで今回は応力を見てみます。

見てみる応力は、6面体要素の時と同じくはり理論から算出される軸方向の最大垂直応力です。

まず、CalculiXの結果を見てみます。

最大応力122
beam-tetra05

次にABAQUS Student Versionの結果です

最大応力122
beam-tetra06

CalculiX、ABAQUSとも同じ値で、理論値120ともほぼ一致しています。


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  1. 2009/03/03(火) 23:55:17|
  2. CalculiXとABAQUS
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ついでに国産フリー有限要素法ソフトAdventureも試してみようと思うのだが。。


さて、日本でフリーのオープンソースの有限要素法ソフトで一番有名なのはADVENTUREでしょう!

http://adventure.sys.t.u-tokyo.ac.jp/jp/

ADVENTUREプロジェクトについては、詳しくはホームページを見ていただければ詳しく書いていますが、

簡単に言うと日本発でフリーの有限要素法プログラムをつくろうという国家プロジェクトです(いや、でした?)

国内の計算力学で著名の先生方の協力により、一通りプログラムは完成している模様です。

(このごろあまりアップデートもない様なので。。。)

基本的にはクラスタ型の大型計算機でLinux向きにできているソフトウエアです。

機能は縮小されていますがWindows版もあります。

このソフトの最大の特長は、なんといってもフリーであることでしょう。

しかし、残念なのは、

1.素人にはとっつきにくいシステム(並列環境はわかる人にしかわからない、モジュールがたくさんあって見た目はオールインワンの他のFEMソフトに比べてわかりにくいなど)

2.プリポストが弱い(ここは有料ソフトを買ってくださいということか?)

ということで、初心者には正直あまりお勧めできないと思います。

(だからといって上級者に薦められるかというと???)


個人的にはFとかNなどの大手コンピューターメーカーと組んで、

CAEのヘビーユーザーであるT自動車とかM重工とかに使ってもらいながら改良していけば、

NastranやABAQUSに取って代われる存在になったかも知れないと思うのだが、

現在のところそうはなっていないようです。。。

そういうことは別のブログで今後述べることにして、

ここではWindows版を使って、CalculiXと比較してみようと思います。

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  1. 2009/03/04(水) 22:58:58|
  2. その他ソルバーとの比較
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有限要素法フリーソフトADVENTUREのインストール

今回はADVENTUREのインストールと準備について述べます。

まず、ADVENTUREプロジェクトのホームページからダウンロードします。

ADVENTUREプロジェクトのトップページの右上にある

FREE ADVENTUREダウンロード

と書いてあるところをクリックし、出てきたページの主要モジュール群のリストの中にある

ADVENTURE_on_Windowsをクリックするか、

トップページの公開モジュールのリストの中のADVENTURE_on_Windowsをクリックします。


ここで、いきなり

ADVENTURE_on_Windowsをダウンロードする

とすると、ユーザーIDとパスワードを聞かれてダウンロードできないので、

最初にユーザー登録します。

必要事項を記入し、IDとパスワードを取得します。

ちなみに、わたしは所属と職業は「個人」と書きましたが(個人使用したかったので)、

ダウンロードできました。


後はログインして、通常は一括ダウンロードのモジュールをダウンロードすればよいと思います。

ダウンロードしたソフトをダブルクリックすれば、インストールが始まります。

(詳しくはマニュアル参照してください)


インストールが終了しましたら、スタートメニューの中のプログラムに

AdvOnWin0_2

というメニュー(わかりにくい!)ができているので、それをクリックすればADVENTUREのWindows版が立ち上がります。

以上、インストール方法でしたがマニュアルを見れば書いているのですが、マニュアルを読まずに「直感的に(?)」やろうとすると、少しわかりにくいとこがあったので、今回書いておきました。

続きは次回。

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  1. 2009/03/05(木) 22:29:43|
  2. その他ソルバーとの比較
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フリーFEMソフトADVENTURE Windows版 解析の準備

さて、プログラムを起動すると、以下のキャラクターが出てきます。

adventure-01

スタートを押すと以下の画面が出てくる。
(インストール直後は解析条件の設定だったかもしれない)

Adventure-02

ここでは解析の設定が以前の設定のままになっていますが、

設定しなおす場合はメニューから

ファイル→新規解析ケース作成

を選択します

Adventure-03


Windows版では、構造解析、線形弾性解析しか選択できません。

最後に形状ファイルと使用要素を選択します。

ADVENTUREは形状作成機能がありませんので、

1.IGES等のCADファイルを準備する

2.ADVENTUREの仕様に沿ったメッシュファイルをあらかじめ準備する

のどちらかが必要です。

1.の場合は3D-CADで形状を作成する必要があります。
IGESの場合は4面体でしかメッシュは切れません。

2.の場合はプリプロセッサーでメッシュを作成して、

ADVENTURE使用のデータで出力もしくは変換する必要があります。

Adventure-04

今回は、1x1x20の片持ち梁のIGESファイルを準備して、

4面体2次要素を設定しました。

あとは、手順ガイドとキャラクターの指示に従って、節点密度設定。表面パッチ、メッシュを作成します。

このときメッシュ図が出ませんが、データは処理されています。。。

物性値を入力し、境界条件入力するところで、初めてメッシュ図が出てきます。。。

境界条件設定は、マウスを使いますが直感的に作業できます。

今までのモデルと同じように、0.1の面圧を設定します。

そのあとも入力ファイル設定、出力設定、領域分割をガイドに従えば設定できます。


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  1. 2009/03/08(日) 21:03:51|
  2. その他ソルバーとの比較
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フリーCAEソフトADVENTUREで応力解析を行う

今回はADVENTUREを使って実際に計算して見ます。

モデルはCalculiXとABAQUSの比較を行ったモデルと同じ片持ち梁のモデルとします。

要素は4面体2次要素を使用しています。

メッシュは以下のような形です。

Adventure-05
クリックすると大きくなります

CalculiXを検証したメッシュと同じものを使いたかったのですが、

フォーマットを変換するのが大変なので、大体同じような分割になるようにしました。

変異の計算結果は以下の通りです。

最大変位0.859
adventure-06

理論値0.857とほぼ一致します。


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  1. 2009/03/09(月) 19:14:56|
  2. その他ソルバーとの比較
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フリーのプリポストSalomeを使うためにLINUX環境を作ろうと思う

ABAQUS VS CalculiXについては今後も続けてみようとは思っていますが、

何せ不景気で仕事がなく時間があるので(大丈夫なのだろうか…)、

Linux環境も構築しようと思ってみました。

Linux環境を作ろうと考えた狙いは

Salome

という、フリーでオープンソースのプリポストソフトウエアを使ってみようと思ったからです。

Salomeは結構有名なOpenFOAMというフリーの流体解析ソフトのプリとして、結構使われているようです。

日本語で解説したページもいくつかあります。(例)

いろいろ調べましたが、フリーである程度使えるプリプロセッサーは以前紹介したGmshかSalomeしかないようです。。。

ただ、Salomeは今のところWindows版が出ていないので、Linux上で使うしかありません。

というわけで、SalomeとCalculiXをLinuxに入れてみようと思います。

しかし、

私のLinuxの記憶:Redhat 7.0でとまっている。。。

私のプログラミングの実力:C言語で「Hello World」が出力できる。。。

程度なのですが、うまくいくでしょうか



・(約5日)



何とかインストールできました。

Salome
salome

CalculiX
CalculiX
クリックすると大きくなります。

OSはDEBIAN 5.0 LENNYです。



ですが、ファイルをいじりすぎて一部壊したり、インストール場所がめちゃめちゃだったりするので、

OSから入れなおしながら、ここにインストール方法を書き残していきたいと思います。

(またうまくいく保証はないのですが。。。)

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  1. 2009/03/10(火) 21:05:36|
  2. Salome
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CAE用LINUX環境のためにDEBIANをインストールする

Salomeを使うためにはまずLinux環境が必要です。

(私は以下のように準備しましたが、もし行う場合は自己責任でお願いします)

Salomeのホームページをみてみると、Salomeの最新版はDEBIAN版とMandriviaというディストリビューションに対応しているようなので、DEBIANを選択しました。

今回はディスク領域を空けて、WindowsとDEBIANのデュアルブートにします。

DEBIANのインストールは簡単でした。

まず、WIndowsでDEBIANサイトからダウンロードします。

とりあえずCD版で十分だと思います。
(後で必要になったものはapt-getというコマンドで簡単に入手できます)

ISOイメージをCDに焼きます。(Imgburnを使用しました。

CDからブートするようにBIOSの設定を変えて、CDからブートを行うようにする。

コンピュータを再起動させれば、インストーラーが起動しました。

後は指示通りにインストールすればよいです。

デュアルブートに必要なgrubも自動的に設定してくれました。

私は画面を1280x768に対応させるために、ドライバとそれをコンパイルするための環境をインストールしました。

次にSalomeのダウンロードです。

Salomeのダウンロードはホームページのメニューの中のDownloadをクリックすると

ダウンロードページにいきます。

Salomeは登録しないとダウンロードできないので、まず登録します。

Salome-Down-Load-01

クリックすると大きくなります

ちなみに、登録しなくてもダウンロードできるのはファイルチェック用のサムのようでプログラム本体ではありません。

Companyのところは”Private Use"と書きました。

登録後、ログインするとダウンロードできるようになります。

Salome-Down-Load-02

クリックすると大きくなります。

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  1. 2009/03/11(水) 20:31:37|
  2. Salome
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Linix Debian LennyにCAEプリポストSalome4.1.4のインストールを試みるが失敗

まずは最新版であるSalome4.1.4をDebianにインストールしてみましたが、失敗しました。。。。

以下、失敗記なのですが何かの役立つかもしれないので書いておきます。

もしうまくいく方法をご存知であればお教えください。。。



まず、Salomeのホームページからダウンロードします。

次に適当な場所で解凍します。

あとはrunInstallを起動します。

インストールのためのウイザードが立ち上がり、その指示どおりに作業を進めます。

salome412-install-01
クリックすると大きくなります。

まず、バイナリをインストールするかソースをコンパイルするのかを聞いてくるので、バイナリを選択しました。

ところが、ここであなたのOSはサポートしてませんみたいなメッセージが出てきてしまいます。

salome412-install-02
クリックすると大きくなります。

確かに使用しているOSはDEBIAN LENNY (Ver5)なのですが、

インストールしようとしているモジュールはDEBIAN ETCH (Ver4)用なのでこの様な警告が出るようです。

該当するOSを選んでくださいいう画面になり、設定できる選択肢がSEVIAN ETCHしかないので、それを選択して進みました。

インストール場所などを設定し、後はデフォルトのままインストールを行いました。

Installation progressのウインドウが出てくるので、ここでstartボタンを押せばインストールは開始します。

salome412-install-03
クリックすると大きくなります。

インストールが始まれば、インストール状況を画面で確認できます。

salome412-install-04
クリックすると大きくなります。

この画面では特にエラーはでなかったのですが、すべてインストールが終わった後に、以下のウインドウが出ました。

salome412-install-05
クリックすると大きくなります。

気にしないでSalomeを立ち上げると、立ち上がりました。

が、形状を作ってメッシュを切ろうとすると、そこでエラーが発生します。


salome412-install-06
クリックすると大きくなります

インストールの時メッセージに出たライブラリ?がないというものだと予想されます。
(文字化けしていますが)

調べてみると、インストール時に見当たらないといわれたライブラリのうち、

libgfortran.so.1のみ必要で、他の2つはなくてもよい(商用ライブラリであれば機能が拡張される)ようです。

そこでlibgfortran.so.1を探すわけですが、DEBIAN LENNYにはこのファイルはないようです。。。。

libgfortran.so.2、libgfortran.so.3、であればあるのですが、それを入れても当然うまき行きません。

ソースを入手してコンパイルすれば作れるようですが、私にそこまでの実力がないので諦めました。。。。

前のバージョンであるSalome3.2.6であればインストールできたという記事を見つけたので、次回はそれで試した場合をかきます。

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  1. 2009/03/12(木) 20:40:55|
  2. Salome
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フリーのプリポストSALOME3.2.6をLINUX DEBIAN にインストールする

バージョンダウンになるが、Salome3.2.6をDEBIAN LENNYにインストールしてます。

モジュールはDEBIAN SARGE用のものを使いました。

インストール方法は前回書きましたSalome4.1.4の時とほぼ同じです。

インストールしようとすると、gccのバージョンが想定しているものを違うよ、とメッセージが出てきますが、構わず続けます。

salome326-install-01
クリックすると大きくなります

インストール状況が出てくる画面に以下の様にエラーが出てきました。

salome326-install-02
クリックすると大きくなります

どうやらlibstdc++.so.5と言うライブラリがないようです。

Stopボタンで止めてここでそのライブラリをインストールしてしまいます。

DEBIANのapt-cacheコマンドでライブラリを探せば見つかります。

apt-cache search libstdc++*
(ただしルートのターミナル(GENOME環境であれば、アプリケーション→アクセサリ→Root Terminalでrootのパスワードを入れると、出てきます)で実行します)

いくつか出てきますが、libstdc++5を入れたような気がします(すいません。メモするの忘れました)

apt-getコマンドで簡単にインストールができます(できたはず。。)。

apt-get install libstdc++5

ライブラリのインストールが終わったら再びSalomeのインストールを開始します。

今度はエラーなくインストールが終わりました。

salome326-install-03
クリックすると大きくなります。

Salomeを立ち上げ、Meshに移ろうとすると、またもやライブラリがないといって怒られました。

salome326-install-04
クリックすると大きくなります。

libg2cと言うライブラリがないようです。。。

これもapt-cacheで探すと出てきますので、インストールしてやります。

tsunodako:/home/tsunodako# apt-cache search libg2c
libg2c0 - Runtime library for GNU Fortran 77 applications
tsunodako:/home/tsunodako# apt-get install libg2c0

これで使えるはずです。


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  1. 2009/03/15(日) 19:38:53|
  2. Salome
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LINUXにCalculiX ccxをインストールする その1 ダウンロードとSPOOLESのコンパイル

今日からは、CalculiXをLinuxにインストールしてみます。

LinuxのOSはDEBIAN Lennyです。

まず、ダウンロード。

CalculiXのダウンロードページ

http://www.dhondt.de/

のccxの欄を見てみます。

a short installation guide

をクリックすると、インストールの簡単なマニュアルが出てきます(英語)。

これにそって行えばよいです。

なお、そのマニュアルにしたがうと、/usr/localの下にインストールしますので、

Rootで作業しなければならないと思います。


インストールはソースコードをコンパイルする方法と、バイナリを使う方法がありますが、私の環境ではバイナリは動かなかったので、ここではソースコードをコンパイルします。

まず、ソースコード、ヘルプ、テストデータをダウンロードします。

ヘルプ(doc)はhtmlのものを使うのがよいでしょう。

解凍してするとそれぞれ/calculiX/ccx_1.8というディレクトリ構造を持っているのですが、

以下のディレクトリ構成になる様に置きます。

/usr/local/CalculiX/ccx_1.8/src
/usr/local/CalculiX/ccx_1.8/doc
/usr/local/CalculiX/ccx_1.8/test

次に、SPOOLES.2.2 と ARPACK のライブラリを準備します。


有限要素法プログラムなので、連立方程式や固有値問題をとくためにマトリックス計算は必要なのですが、

その計算はフリーの数値計算ライブラリを使用していて、それを手にいれておく必要がります。

ここではソースをダウンロードしてコンパイルします。

spoolesのソースは、インストールマニュアルに書いてある場所(ベル研?)はサイトがつながらないので、

http://www.netlib.org/linalg/spooles/

からDownloadしました。

解凍して/usr/local/SPOOLES.2.2に置きます。(大文字小文字注意)

Make.incを見てみると、Solaris OSがデフォルトになっているのですが、

CC=gcc

に変更して、後はそのままにして

(MPIの設定があるようだが、私のPCは並列CPUでないので勝手に無視!)

make lib

してやると、

spooles.a

無事できました。

設定が多少心配ですが、最終的にccxを走らせて確かめたところ、今のところ変な解は出てきていないです。。。

次回arpackのインストールからを書きます。


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  1. 2009/03/16(月) 19:00:00|
  2. Calculix 紹介 インストール
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LINUXにCalculiX ccxをインストールする その2 ARPACKとccxのコンパイル

次にARPACKをインストールします。

マニュアルに書いてある
http://www.caam.rice.edu/software/ARPACK/
からソースコードをダウンロードできます。

パッチファイルがあるのですが、使い方が書いてません。。。

srcの中のファイルがオリジナルに比べて日付が新しくなっていたので、

パッチのsrcの中身をオリジナルに上書きコピーしました。

(これで問題なさそうですが、保証はしません。。。)


これをコンパイルするわけですが、

ARmake.inc

で設定を少し変更します。

私が行った変更箇所は以下です。

ホームディレクトリの変更
home = /usr/local/ARPACK

makeの場所の変更(私の場合はパスが通っていたのでディレクトリ指定はいらない。ただしmakeがインストールされていること)
MAKE = make

プラットフォームの変更(あとでccxのコンパイル時にここにあるファイル名を呼び出す。
"Linux"ではファイルがないというエラーがでてしまいます)
PLAT = INTEL

Fortranコンパイラの変更。f77はDebian Lennyにはないので、gfortran(FORTRAN95)を使用する
FC = gfortran

これらを変更した後、make libでarpackをコンパイルします。

ibarpack_INTEL.a

と言うファイルが出きるはずです。


インストールのマニュアルにはTAUCSなどのライブラリを使う場合の説明とかが続きますが、この辺はオプションなので飛ばしても大丈夫です。

次にccx本体のコンパイルをします。

/usr/local/CalculiX/ccx_1.8/src



make

をします。

ところが、以下のようなARPACKのエラーで止まってしまいました。

../../../ARPACK/libarpack_INTEL.a(second.o): In function `second_':
second.f:(.text+0xd): undefined reference to `etime_'
collect2: ld returned 1 exit status
make: *** [ccx_1.8] エラー 1

second.fの中にあるetimeと言う変数がおかしいようです。

しょうがないので、このエラーをネットで検索してみると、

EXTERNAL ETIME

の行を削除するとよい、と解釈できるとおもわれるページをみつけたので、

/usr/local/ARPACK/UTILにあるsecond.fのこの行を

削除して、arpackをコンパイルし直します。

再びccxをコンパイルすると、エラーなく終了し、

ccx_1.8

の実行ファイルができました。

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  1. 2009/03/17(火) 19:06:10|
  2. Calculix 紹介 インストール
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LINUXにCalculiX ccxをインストールする その3 確認


最後にキチンと計算するか確認してみます。

/usr/local/CalculiX/ccx_1.8/test/beampl.inp

を計算してみます。

/usr/local/CalculiX/ccx_1.8/src/ccx_1.8 beampl

tsunodako:/usr/local/CalculiX/ccx_1.8# ls -la
合計 236
drwxr-sr-x 5 root staff 4096 2009-03-16 11:41 .
drwxr-sr-x 3 root staff 4096 2009-03-15 12:51 ..
-rw-r--r-- 1 root staff 53966 2009-03-16 11:41 beampl.dat
-rw-r--r-- 1 root staff 82237 2009-03-16 11:41 beampl.frd
-rw------- 1 tsunodako staff 19605 2008-08-01 04:31 beampl.inp
-rw-r--r-- 1 root staff 143 2009-03-16 11:41 beampl.sta
drwxr-sr-x 3 root staff 4096 2009-03-15 12:51 doc
-rw-r--r-- 1 root staff 0 2009-03-16 11:41 spooles.out
drwxr-sr-x 2 root staff 32768 2009-03-16 11:35 src
drwxr-sr-x 2 root staff 20480 2009-03-15 12:51 test

frdファイルやdatファイルができているので、計算できたようです。

結果を見本である

/usr/local/CalculiX/ccx_1.8/test/beamplane.dat.ref

と比較してみると、


以下beampl.dat

displacements (vx,vy,vz) for set NALL and time 0.1000000E+01

1 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
2 -4.4114E-03 0.0000E+00 0.0000E+00
3 -4.4114E-03 -4.4114E-03 0.0000E+00
4 -6.1875E-19 -4.4114E-03 0.0000E+00
5 5.0836E-10 5.0843E-10 8.5499E-02
6 -4.4114E-03 5.0843E-10 8.5499E-02
7 -4.4114E-03 -4.4114E-03 8.5499E-02
8 5.0836E-10 -4.4114E-03 8.5499E-02
9 -1.1028E-03 9.2309E-15 0.0000E+00
10 -2.2057E-03 3.5816E-14 0.0000E+00
11 -3.3085E-03 9.2333E-15 0.0000E+00
12 -4.4114E-03 -1.1028E-03 0.0000E+00
13 -4.4114E-03 -2.2057E-03 0.0000E+00
14 -4.4114E-03 -3.3085E-03 0.0000E+00
15 -3.3085E-03 -4.4114E-03 0.0000E+00
16 -2.2057E-03 -4.4114E-03 0.0000E+00
17 -1.1028E-03 -4.4114E-03 0.0000E+00
18 9.2280E-15 -3.3085E-03 0.0000E+00
19 3.5809E-14 -2.2057E-03 0.0000E+00
20 9.2294E-15 -1.1028E-03 0.0000E+00
      ・
      ・
      ・

以下 beamplane.dat.ref

displacements (vx,vy,vz) for set NALL and time 0.1000000E+01

1 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
2 -4.4114E-03 0.0000E+00 0.0000E+00
3 -4.4114E-03 -4.4114E-03 0.0000E+00
4 -4.5974E-17 -4.4114E-03 0.0000E+00
5 5.0836E-10 5.0843E-10 8.5499E-02
6 -4.4114E-03 5.0843E-10 8.5499E-02
7 -4.4114E-03 -4.4114E-03 8.5499E-02
8 5.0836E-10 -4.4114E-03 8.5499E-02
9 -1.1028E-03 9.2362E-15 0.0000E+00
10 -2.2057E-03 3.5821E-14 0.0000E+00
11 -3.3085E-03 9.2377E-15 0.0000E+00
12 -4.4114E-03 -1.1028E-03 0.0000E+00
13 -4.4114E-03 -2.2057E-03 0.0000E+00
14 -4.4114E-03 -3.3085E-03 0.0000E+00
15 -3.3085E-03 -4.4114E-03 0.0000E+00
16 -2.2057E-03 -4.4114E-03 0.0000E+00
17 -1.1028E-03 -4.4114E-03 0.0000E+00
18 9.1888E-15 -3.3085E-03 0.0000E+00
19 3.5776E-14 -2.2057E-03 0.0000E+00
20 9.2094E-15 -1.1028E-03 0.0000E+00
      ・
      ・
      ・

ほとんど0の値については差異がありますが、大きい値については同じ値になっていますので、インストールはまずはうまく行ったようです。

ただし動解析などいくつか確認する必要はありますが。。。

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  1. 2009/03/18(水) 19:47:22|
  2. Calculix 紹介 インストール
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LINUXにCalculiX cgxをインストールする その1


今回からはcgxをインストールします。

まずはダウンロード。

ダウンロードページを見てみると、ccxと同様にソースとバイナリが準備されています。

私の環境ではバイナリ版やはり動かなかったので、ソースをコンパイルするにします。

a short installation guideに英語で手順が載っていますので、その通り行います。

まず、ダウンロードする前に、openGLのライブラリが入っているかどうかを確認します。

ちなみにopenGLやglutと言うのは、グラフィックを表示させるライブラリです。

tsunodako:~# locate libGL
/home/tsunodako/salome_3.2.6/GUI_3.2.6/lib/salome/libGLViewer.la
/home/tsunodako/salome_3.2.6/GUI_3.2.6/lib/salome/libGLViewer.so
/home/tsunodako/salome_3.2.6/GUI_3.2.6/lib/salome/libGLViewer.so.0
/home/tsunodako/salome_3.2.6/GUI_3.2.6/lib/salome/libGLViewer.so.0.0.0
/usr/lib/libGL.la
/usr/lib/libGL.so
/usr/lib/libGL.so.1
/usr/lib/libGL.so.180.29
/usr/lib/libGLU.so.1
/usr/lib/libGLU.so.1.3.070004
/usr/lib/libGLcore.so.1
/usr/lib/libGLcore.so.180.29

/usr/libの下に

libGL.soとlibGLU.so

があればよいので、OKです。

次にダウンロードします。

the source code, documentation (tex) and examples

をクリックすればソースコード、ドキュメント、例題がまとめてダウンロードできますが、

ドキュメントは別途HTMLのものをダウンロードして使った方がTeXよりは使いやすいと思います。

CalculiXの下にcgx_1.8 glut-3.5 libSNLがくるようにします。(ccx_1.8もあるはずです)

あとは、/usr/local/CalculiX/cgx_1.8/srcに移動し、

make

すればよいです。

すべての必要なライブラリが揃っていればインストールは終わりです。

ライブラリが揃っていなければ、インストールが途中で止まるので、ライブラリを入れて追加しします。

余談ですがDEBIANであればapt-fileコマンドをインストール(apt-get install apt-file)しておけば、ヘッダファイル(.h)がどのパッケージに入っているかを検索できます。

例えば
./extUtil.h:23:21: error: GL/glut.h: そのようなファイルやディレクトリはありません

とエラーが出たときは、glut.hをインストールしなければならないのですが、
tsunodako:/usr/local/CalculiX/ccx_1.8# apt-file search glut.h
autoconf-archive: /usr/share/doc/autoconf-archive/html/ax_check_glut.html
doc-linux-html: /usr/share/doc/HOWTO/en-html/Nvidia-OpenGL-Configuration/instglut.html
fltk1.1-doc: /usr/share/doc/fltk1.1-doc/HTML/glut.html
freeglut3-dev: /usr/include/GL/freeglut.h
freeglut3-dev: /usr/include/GL/glut.h
freeglut3-dev: /usr/share/doc/freeglut3-dev/freeglut.html
libguichan-dev: /usr/include/guichan/glut.hpp
libroot5.18: /usr/lib/root/5.18/cint/include/GL/glut.h
python-opengl-doc: /usr/share/doc/python-opengl-doc/documentation/pydoc/OpenGL.GLUT.freeglut.html
python-opengl-doc: /usr/share/doc/python-opengl-doc/documentation/pydoc/OpenGL.raw.GLUT.freeglut.html
python-opengl-doc: /usr/share/doc/python-opengl-doc/documentation/pydoc/OpenGL.tests.test_loadglut.html

とapt-fileで調べれば、freeglut3-devというパッケージには行っているのが分かるので、このパッケージをインストールします。

apt-get install freeglut3-dev


私がインストールした時に不足していたライブラリ、ヘッダファイルは以下の通りです。

glut.h
In file included from AsplitA.c:1:cgx
./extUtil.h:23:21: error: GL/glut.h: そのようなファイルやディレクトリはありません
apt-get install freeglut3-dev

StdCmap.h
../../glut-3.5/src/glut_overlay.c:19:66: error: X11/Xmu/StdCmap.h: そのようなファイルやディレクトリはありません
apt-get install libxmu-headers

libxi
/usr/bin/ld: cannot find -lXi
apt-get install libxi-dev

libXmu
/usr/bin/ld: cannot find -lXmu
apt-get install libxmu-dev


エラーが出ずにプロンプトが帰ってきたらコンパイルは成功していると思えます。
../../libSNL/src/ptrList.h: In member function ‘virtual void ptrList::remove(T*)’:
../../libSNL/src/ptrList.h:742: warning: suggest explicit braces to avoid ambiguous ‘else’
tsunodako:/usr/local/CalculiX/cgx_1.8/src#

cgx実行ファイルができているかどうか確認します。

tsunodako:/usr/local/CalculiX/cgx_1.8/src# ls cgx
cgx

cgxという実行ファイルができているようです。

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  1. 2009/03/19(木) 18:28:40|
  2. Calculix 紹介 インストール
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LINUXにCalculiX cgxをインストールする その2

cgxがうまくコンパイルできたかどうか確認してみます。

ccxで試した例題

beampl.frd

を立ち上げてみます。

/usr/local/CalculiX/cgx_1.8/src/cgx -v beampl.frd

モデルが表示されました。

cgx-install-01
クリックすると大きくなります。

次に変形コンタ-図を表示してみます。

cgx-install-02
クリックすると大きくなります。

色もつきました。

最後に要素と要素番号を表示させてみます。

cgx-install-03
クリックすると大きくなります。

うまく表示できました。

モデル作成も少しだけ確認しましたがいまのところ問題なさそうです。。。

最後にccx,cgxともにrootでインストールしたので、一般ユーザーでも使えるように権限とパスを設定してあげれば出来上がりです。(たぶん。。。)

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  1. 2009/03/21(土) 19:02:10|
  2. Calculix 紹介 インストール
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ABAQUS と CalculiX シェル要素での比較


前回までLinuxの環境を構築しました。

Salomeを使ってモデル作成し、CalculiXでの計算はまた今後行いたいと思います。

ABAQUSとの比較に今回からは戻りたいと思います。

ソリッド2次要素を使用した場合は、ABAQUSとCalculiXは精度的にはそれほど変わりませんでした

また、以前の検証ではCalculiXではシェル要素の曲げはある程度メッシュを細かくしないと、精度が出ませんでした

今回からはそのシェル要素を使用したモデルでABAQUSと比較します。

モデルは前回と同じでは面白くないので、以下のような周辺支持のモデルで見て行きたいと思います。

シェル比較モデル
クリックすると大きくなります


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  1. 2009/03/23(月) 22:27:04|
  2. CalculiXとABAQUS
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cgxでシェルモデルを作成する

今回はcgxでシェルモデルを作ります。

1/4モデルを作成します。

cgxを立ち上げて、以下のように入力しました。

pnt p1 0 0 0
pnt p2 1 0 0
pnt p3 1 1 0
pnt p4 0 1 0
line l1 p1 p2
line l2 p2 p3
line l3 p3 p4
line l4 p4 p1
gsur area1 + blend + l1 + l2 + l3 + l4
frame
plot ld all
qdiv
(rキーでモデル全体をカーソルを囲える大きさにして囲う)
a (全てを選択するモード)
8 (1辺節点に8分割する、分割数を変えるときはここの数字を変える)
q (GUIモードを終了)
save
elty all qu8
mesh all
plot n all
qadd xsym
(rキーでy軸上の節点を囲える大きさにして囲う)
a
n
q
qadd ysym
(rキーでx軸上の節点を囲える大きさにして囲う)
a
n
q
qadd fix1
(rキーでx=1上の辺の節点を囲える大きさにして囲う)
a
n
q
qadd fix2
(rキーでy=1上の辺の節点を囲える大きさにして囲う)
a
n
q
plot f all
qadd load
(rキーでモデル全体を囲う大きさにして囲う)
a
f
q
send all abq
send xsym abq nam
send ysym abq nam
send fix1 abq nam
send fix2 abq nam
send load abq pres 0.1
exit


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  1. 2009/03/24(火) 22:05:00|
  2. CalculiXとABAQUS
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4辺支持の正方形板のたわみの理論解


cgxでモデルまで作ったが、理論解も確認しておきます。

参考文献は機械工学便覧A4編 材料力学です。(旧版になりますが)

長方形板の等分布荷重の4辺支持の

最大たわみwは

w=α(pa^4)/(Eh^3)

p:荷重(単位面積当り)
a:一辺の長さ
E:ヤング率
h:板厚

αは参考文献のグラフを目で読んで、
0.048
くらいでしょうか。

p=0.1
a=2
E=28000
h=0.1
とすると

w=0.002743

となりました。


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  1. 2009/03/25(水) 23:07:40|
  2. CalculiXとABAQUS
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周辺支持平板のCalculiXの計算結果


今回はCalculiXの計算結果を示します。

入力データは、前々回にcgxで作成したデータを使用して、

*INCLUDE, INPUT=all.msh
*INCLUDE, INPUT=xsym.nam
*INCLUDE, INPUT=ysym.nam
*INCLUDE, INPUT=fix1.nam
*INCLUDE, INPUT=fix2.nam
*MATERIAL, Name=steel
*ELASTIC
28000, 0.001
*SHELL SECTION, Elset=Eall, Material=steel
0.1
*STEP
*STATIC
*boundary
Nxsym,1,1
Nxsym,5,5
Nysym,2,2
Nysym,4,4
Nfix1,3,3
Nfix2,3,3
*DLOAD
*INCLUDE, INPUT=load.dlo
*NODE FILE
U,RF
*NODE PRINT, NSET=Nall
U,RF
*EL FILE
S, E
*END STEP


モデルは以下の通り
シェルCalculix01

結果は以下の通り
CalculiX02

最大変位は0.00292
0.002743
より大きい結果となっています。



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  1. 2009/03/26(木) 22:56:34|
  2. CalculiXとABAQUS
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CalculiXメッシュ数による収束性を見てみる

ABAQUSと比較する前に、CalculiXのメッシュの収束性を見てみます。

以前、周囲固定板で行った時と同様に、要素数を横軸要素数、縦軸変位で収束性を見てみます。

結果は以下のようになりました。
要素数vs変位

周囲固定板のときより圧倒的に少ない要素数で収束しています。

これは前回のモデルより板の大きさが相対的に厚い(前回は板の大きさ1x4に対して板厚0.01)のと、

周辺支持の境界条件のほうが変形勾配が厳しくない、つまり周辺拘束の方が拘束が厳しく変形が少し複雑になることに起因していると思います。

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  1. 2009/03/29(日) 23:09:51|
  2. CalculiXとABAQUS
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ABAQUSで周囲支持板モデルを計算してみる


今回はABAQUSで計算してみます。

入力ファイルは基本的な部分は互換性があるはずなので、inpファイルをそのまま流して見ます。

残念ながらエラーが出ました。

***ERROR: S8 IS NOT A VALID ELEMENT TYPE KEY
LINE IMAGE: *ELEMENT, TYPE=S8, ELSET=Eall

S8という要素はABAQUSにはないようです。。。

マニュアルを確認すると、ABAQUSの四角形二次要素は

S8R

S8R5

の2種類あるようです。

Rがつくからどちらも低減積分要素で、

S8R 厚肉シェル

S8R5 薄肉シェル

のようです。

どちらにしろ、CalculiXのデータそのままでは計算できないので、データを変更します。

all.mshの中の要素を書き出した部分を見てみます。

*ELEMENT, TYPE=S8, ELSET=Eall

の行を探し出し、S8をS8RもしくはS8R5に書き換えます。

変更すると計算できました。

4x4 S8Rの結果
クリックすると大きくなります。


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  1. 2009/03/30(月) 23:14:57|
  2. CalculiXとABAQUS
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周囲支持板モデルABAQUS厚肉シェル要素の収束性


次に、ABAQUS要素分割数に対する収束性をCalculiXと比較してみて見ます。

要素としては、S8RとS8R5があり、どの状態から厚肉シェルを使うかという議論もあるのですが、

今回はまず計算して結果を見てみたいと思います。

まず、S8Rからみてみます。。。

結果は以下のようになりました

ABAQUS要素数収束S8R
クリックすると大きくなります

CalculiXより収束性がよいのですが、なぜか変位が大きい方から収束してきます。


有限要素法で精度が悪い時は、たいてい変位が小さくなる(剛性が大きく評価される)ので、

少し奇妙な感じもします。。。

(指摘、説明できる方はコメントお願いします。。。)



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  1. 2009/03/31(火) 20:16:08|
  2. CalculiXとABAQUS
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無料でCAE環境を構築に挑戦中。
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