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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ランダムな荷重の場合のモーダル過渡応答のモード次数を何個にするか

モーダル法過渡応答(モード重ねあわせ法)で時間に対して正弦波ではなくランダムな荷重がかかる場合の計算モード数の決め方ですが、私は5つ挙げたいいと思います。

(ただし、モーダル法は前にも説明したとおり、厳密にはすべての固有モードを使用しなければいけないところを省略しているので、いずれの場合も結果の検討は慎重に行わなければなりません)

1)加振波形をFFTにかけて、注目すべき重要な加振周波数を調べて、それに基づいて計算するモード数を決める。

2) メッシュサイズ等からそのモデルが精度よく計算できる限界の周波数を決める

3) 注目すべき周波数がわかっているのであれば、それに基づいて決める。

4)大体20個くらいで計算してみる…

5) 上記1)~5)までの組み合わせ




1)、2)はあとで詳しく説明するとして、まず3) 4)について説明します。

3)については、前々回も述べましたが、設計上危険な振動数がわかっている場合、それに基づいてモード数を決めるというものです。

たとえば100Hzの振動が危険、と言う場合はその3倍の300Hzまでに含まれる振動モードを計算すればよいです。。。

たいていの場合は危険な振動数は固有振動数であることが多いので、その固有振動数の3倍くらいとればよいと言うことになります。

試験から固有振動数がわかっているのであればその値を使ったり、解析であらかじめ固有値解析を行って固有振動数を調べておいて、その振動数を基にしてもよいでしょう。


4)についてですが、実はとりあえず20個ぐらいで計算して様子を見てみるというのは、よくやる手のかもしれません。。。

私はCAEベンダーにいた時に、先輩から「とりあえず20個くらい入れておけばいいんじゃないの」といわれて、そうしてきました。

実際今回の梁の解析も20個を基準にで行って、10000Hzの振動解析まで大丈夫でした。

では、根拠がないのかというと、そんなこともありません。

これは振動試験で求められるモードの数が大体20個ぐらいが限度、というところからきているようです。

振動試験でも加速度センサーなどを使用して、固有モード形状を求めて振動特性を見るのですが、加速度センサーをFEMの節点と同じように大量にはおけないので、観測できる振動モードの数が限られてきてしまいます。

それが大体20個ということのようです。。。

機械学会のホームページの以下のコンテンツの最後のページにもそのようなことが書いてあります。

http://www.jsme.or.jp/sed/guide/dynamics6.pdf

少し古い話なので、振動試験のほうはもう少し進歩しているかもしれませんが...


また、このブログを参考にしていただいてもかまいませんが、最終的にモード個数を決める方はそれぞれの自己責任で決めてください。

このブログに書いてあったから、と大学の先生や上司に説明しても通用しないと思いますし(笑)、

私も責任持ちませんので。。。



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  1. 2012/05/21(月) 22:47:54|
  2. 解析講座
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