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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その18 ビーム要素モデルのねじりモード


前回の結果で、13次、17次は分割数を増やしても、ソリッド要素に結果は近づきませんでした。

このモードはソリッドでの解析結果より、ねじりモードです。

参照 http://freecaetester.blog62.fc2.com/blog-date-20100609.html

この原因を考察してみます。

ねじりの動的変形では、慣性モーメントが大きく影響します。

慣性モーメントは、質量が回転軸に集中しているモデルでは0になり、その場合ねじりモードは出現しません。

逆に断面の外側に質量を集中させてしまうと、均一に分布した時に比べて大きく評価されてしまいます。

よって、断面上をなるべく細かくメッシュ分割して、質量分布を均一に近づけた方が動解析の精度的には優位になります。

ところでビーム要素は結局ソリッド要素に拡張して計算しているのですが、

拡張してできたソリッドモデルは断面方向には分割していません。

一方以前計算したソリッド要素は断面を縦横2分割しています。

質量の分布は要素を細かくした方が当然正確なので、分割数が多い今回のソリッド要素モデルのほうが優位になります。

(多分ソリッド要素を使用しても断面を縦横に分割せず1要素で行うと、ねじりモードの精度は落ちるはずです。。。未確認ですが)

eigen32
クリックすると大きくなります。

よって、断面上では分割できないCalculiXのビーム要素では、ねじりモードについては精度が悪くなるようです。

ちなみに、商用のFEMソフトでは、ビーム要素を使う際は慣性モーメントの値(もしくは要素質量マトリックスを)を特性値として直接入力しないと、ねじりモード自体出てきません。
(私が使っていたのは少し前の時代なので、今は違うかもしれませんが。。。)

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