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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ソリッド要素とシェル要素の節点自由度


前回、ひとつの節点は並進自由度3つと回転自由度3つ、あわせて6つの自由度を持つと書きました。

ところが、実は、有限要素法では節点がどのような要素に属しているかによって、ひとつの節点が持つ自由度数は変わってきます。

たいていの有限要素法プログラム(ソルバー)では

1次元要素(はり要素)に属する節点-6自由度

シェル要素に属する節点-5自由度または6自由度

ソリッド要素に属する節点-3自由度

のものが多いです。

ちなみに、シェル要素が5自由度となる時は、シェルの法線方向周りの回転自由度がなくなります。

ソリッド要素は、並進自由度のみで3自由度となります。



なぜ、要素の種類によって一つの節点が持つ自由度数が変わってしまうかというと、

-その方が、要素の定式化がしやすいから-

だと、私は解釈しています。・・

気になる方は、ネットで「要素」「自由度」などのキーワードを入れて検索すると詳しく説明してあるWEBがいくつか見つかりますので、勉強してみてください。。。



要素の定式化がしやすいと、プログラムが簡単になり、計算速度が速くなるなどのメリットがあるのですが、デメリットもあり、たとえば

-異なる種類の要素(たとえばソリッド要素とシェル要素)をつなげて使いたい時、自由度が一致しない節点が出てくる。

-ソリッド要素にモーメントをかけたい時、回転自由度がないので困る。

等が代表的な例でしょう。



前回からここまでが前置きで、ここからが本題(CalculiXの話)です。。。

CalculiXのシェル要素、はり要素(1次元要素)は、内部的にはソリッド要素に拡張しているということなのですが、回転自由度はどう取り扱っているのでしょうか??

というのを次回からみていきます。

***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. 2008/11/05(水) 22:32:07|
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