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 応力を各ソルバーで比較する

今まで、あえて応力の結果比較はしてきませんでした。

応力、特に最大応力は応力成分にかかわらず、メッシュの切り方に依存することがあります。

特に切り欠きなどの応力集中部はそれが顕著です。

また、要素の応力は積分点で計算されるのですが、ポスト処理で節点の応力値を補完する場合、内挿関数の定義の仕方で結果表示が変わることもあります。

ということでいままで評価を避けてきましたが、CalculiXにもだいぶ慣れてきたので、少しみてみてみたいと思います。

今回の例題の場合

beam-solid01

軸方向の最大応力は梁の固定端に現れます。

材力の参考書を見てみると、大きさは

σ=My/I

M:モーメント、I:断面2次モーメント、y:中立点からの距離で、

I=1/12, 今回は正方形の断面なので、yは1辺の半分の長さで0.5になります。

モーメントは、等分布荷重の場合、

M=(wx^2)/2=(0.1x20^2)/2=20

なので、

σ=20x0.1x12=120

となります。

まず、CalculiXで2次要素を使用したときの結果は

ccx-beam-solid-stress
クリックすると大きくなります。

最大応力117で非常に理論解とほぼ一致します。

ABAQUSの2次要素と1次要素の結果は

2次要素 最大応力117
ABAQUS 2次要素応力
1次要素 最大応力104
ABAQUS 1次要素-i応力
クリックすると大きくなります

ポストの表示上は1次要素の結果は理論解と少し差があります。

メッシュを細かくすれば解決すると思いますが。

最後にNastranの結果を見てみます。

Nastran Beam Solid Stress
クリックすると大きくなります

理論よりやや小さい値になります。
これもメッシュを細かくすれば理論解に近づくと思います。



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テーマ:自然科学 - ジャンル:学問・文化・芸術

  1. 2009/02/25(水) 22:39:05|
  2. CalculiXとABAQUS
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