Project description
3次元有限要素法プログラム 入力データファイル書式
- データは基本的に1行1データ
- データの各項目はタブまたはスペース区切り
- 行の最初にデータ種類を表すキーワードを記述し、後ろに必要なデータを並べる
特性データ
- Material
- ShellParameter
- BarParameter
- Coordinates
節点
梁要素
シェル 要素
ソリッド要素
- TetraElement1
- WedgeElement1
- HexaElement1
- HexaElement1WT
- TetraElement2
- WedgeElement2
- HexaElement
境界条件
- Restraint
- Load
- Pressure
- Temperature
- HTC
計算結果
- ResultType
- EigenValue
- Displacement
- Strain1
- Strain2
- Stress1
- Stress2
- StrEnergy1
- StrEnergy2
- Temp
各データの書式
特性データ
lMaterial:材料パラメータ
位置 |
説明 |
1個目 |
材料番号 |
2個目 |
ヤング率 (縦弾性係数) |
3個目 |
ポアソン比 |
4個目 |
横弾性係数(ダミー)実際には横弾性係数はヤング率とポアソン比から計算する |
5個目 |
密度 |
6個目 |
熱伝導率 |
7個目 |
質量 比熱 |
ShellParameter:シェルパラメータ
BarParameter:梁パラメータ
位置 |
説明 |
1個目 |
パラメータ番号 |
2個目 |
断面種類 Circle またはRectangle Circle:円形断面(パイプ状断面) |
3個目 |
外径 |
4個目 |
内径(穴径) Rectangle:矩形断面(角パイプ) |
3個目 |
外側幅(断面基準方向) |
4個目 |
外側高さ(断面基準と垂直方向) |
5個目 |
内側(穴)幅 |
6個目 |
内側(穴)高さ |
Coordinates:局所座標系
位置 |
説明 |
1個目 |
座標系番号 |
2個目 ~4個目 |
局所座標系のx軸方向ベクトル cx |
5個目 ~7個目 |
局所座標系のy軸方向ベクトル cy |
8個目 ~10個目 |
局所座標系のz軸方向ベクトル cz |
- 局所座標系は境界条件の拘束条件・荷重条件で使用する
- 各方向ベクトルはプログラム読み込み時に単位ベクトル $ ci/| $ $ ci| $ に変換される
- $ |ci|>0 $ , $ ci・cj \neq 0 (i \neq j) $ が条件
- 局所座標 $ x’ $ と全体座標 $ x $ は $ x= Cx’ $ ,$ x’= C^T x $ ,$ C=[cx,cy,cz] $ の関係 にある
Node:節点
位置 |
説明 |
1個目 |
節点番号 |
2個目 |
x座標 |
3個目 |
y座標 |
4個目 |
z座標 |
梁要素
BEBarElement:ベルヌーイ=オイラー梁要素
TBarElement:ティモシェンコ梁要素
データ書式はベルヌーイ=オイラー梁要素と共通
位置 |
説明 |
1個目 |
要素番号 |
2個目 |
材料番号 |
3個目 |
梁パラメータ番号 |
4個目 |
|
5個目 |
節点番号 |
以下はオプション
位置 |
説明 |
6個目~8個目 |
断面内の基準方向ベクトル(断面幅方向) |
- ベクトルは梁要素の垂直平面に投影の上単位ベクトルに変換される
- 指定しない場合は自動的に適当な方向(x軸またはy軸)に設定されるため円形断面では指定する必要はない
シェル
要素 節点番号の並び順は図を参照
TriElement1:3角形1次要素(薄肉シェル)
位置 |
説明 |
1個目 |
要素番号 |
2個目 |
材料番号 |
3個目 |
シェルパラメータ番号 |
4個目 |
6個目-節点番号 |
QuadElement1:4角形1次要素(MITC4)
位置 |
説明 |
1個目 |
要素番号 |
2個目 |
材料番号 |
3個目 |
シェルパラメータ番号 |
4個目~7個目 |
節点番号 |
シェル要素の節点ポインタ番号 ・辺ポインタ番号 (辺ポインタは境界条件設定に使用)
入力データの節点番号はポインタ1,2,・・・に割り当てられる
ソリッド要素 節点番号の並び順は図を参照
TetraElement1 :4面体1次要素
位置 |
説明 |
1個目 |
要素番号 |
2個目 |
材料番号 |
3個目~6個目 |
節点番号 |
WedgeElement1:楔形1次要素
位置 |
説明 |
1個目 |
要素番号 |
2個目 |
材料番号 |
3個目~8個目 |
節点番号 |
HexaElement1:6面体1次要素
位置 |
説明 |
1個目 |
要素番号 |
2個目 |
材料番号 |
3個目~10個目 |
節点番号 |
HexaElement1WT:6面体1次非適合要素(Wilson-Taylor型)
位置 |
説明 |
1個目 |
要素番号 |
2個目 |
材料番号 |
3個目~10個目 |
節点番号 |
TetraElement2:4面体2次要素
位置 |
説明 |
1個目 |
要素番号 |
2個目 |
材料番号 |
3個目~12個目 |
節点番号 |
WedgeElement2:楔形2次要素
位置 |
説明 |
1個目 |
要素番号 |
2個目 |
材料番号 |
3個目~17個目 |
節点番号 |
HexaElement2:6面体2次要素
位置 |
説明 |
1個目 |
要素番号 |
2個目 |
材料番号 |
3個目~22個目 |
節点番号 |
4面体要素の節点ポインタ番号・面ポインタ番号(面ポインタは境界条件設定に使用)
1次要素は節点4まで
楔形要素の節点ポインタ番号・面ポインタ番号(面ポインタは境界条件設定に使用)
1次要素は節点6まで
6面体要素の節点ポインタ番号・面ポインタ番号(面ポインタは境界条件設定に使用)
1次要素は節点8まで
入力データの節点番号はポインタ1,2,・・・に割り当てられる
境界条件
Restraint:拘束条件
位置 |
説明 |
1個目 |
節点番号 |
2個目 |
x方向拘束・強制変位の有無 1-拘束あり,0-拘束なし |
3個目 |
x方向強制変位量 |
4個目 |
y方向拘束・強制変位の有無 1-拘束あり,0-拘束なし |
5個目 |
y方向強制変位量 |
6個目 |
z方向拘束・強制変位の有無 1-拘束あり,0-拘束なし |
7個目 |
z方向強制変位量 |
以下はオプション(回転方向拘束はソリッド要素では無視される)
|8個目|x軸周り方向拘束・強制変位の有無 1-拘束あり,0-拘束なし|
|9個目|x軸周り方向強制変位量|
|10個目|y軸周り方向拘束・強制変位の有無 1-拘束あり,0-拘束なし|
|11個目|y軸周り方向強制変位量|
|12個目|z軸周り方向拘束・強制変位の有無 1-拘束あり,0-拘束なし|
|13個目|z軸周り方向強制変位量|
8個目 または 14個目-局所座標系番号
※ 回転成分は13個目まで全て記述する必要あり(途中までの記述は無視される)
Load:荷重条件
位置 |
説明 |
1個目 |
節点番号 |
2個目 |
荷重x方向成分 |
3個目 |
荷重y方向成分 |
4個目 |
荷重z方向成分 |
以下はオプション(回転方向成分はソリッド要素では無視される)
|5個目|荷重(トルク)x軸周り方向成分|
|6個目|荷重(トルク)y軸周り方向成分|
|7個目|荷重(トルク)z軸周り方向成分|
5個目または8個目-局所座標系番号
※ 回転成分は7個目まで全て記述する必要あり(途中までの記述は無視される)
Pressure:面圧条件
位置 |
説明 |
1個目 |
要素番号 |
2個目 |
要素境界 F*(*は面ポインタ番号) |
3個目 |
圧力の値 |
Temperature:節点 温度条件
位置 |
説明 |
1個目 |
節点番号 |
2個目 |
固定する温度 |
HTC:熱伝達条件
位置 |
説明 |
1個目 |
要素番号 |
2個目 |
要素境界 F*(*は面ポインタ番号)またはE*(*は辺ポインタ番号) |
3個目 |
熱伝達率 |
4個目 |
雰囲気温度 |
計算結果
- 変位・温度は節点での値
- 歪・応力・歪エネルギー密度は以下の何れか
- 節点データ:周辺要素の値を平均した節点での値
- 要素データ:積分点の値を平均した要素での値
ResultType:計算結果種類
位置 |
説明 |
1個目 |
出力データ種類 Node(節点データ)またはElement(要素データ) |
このキーワードで指定しない場合は節点データ
EigenValue:固有値
位置 |
説明 |
1個目 |
解析種類 Vibration (振動) またはBuckling(座屈) |
2個目 |
固有値の数値 |
- 振動では振動数f(固有値 $ λ $ に対し $ f= √λ/2 π $ ,$ λ=(2 πf)^2 $ )
- 座屈では固有値λ=座屈荷重/モデル荷重
Displacement:節点変位
位置 |
説明 |
1個目 |
節点番号 |
2個目 |
変位x方向成分 |
3個目 |
変位y方向成分 |
4個目 |
変位z方向成分 |
5個目 |
変位(回転角)x軸周り方向成分 |
6個目 |
変位(回転角)y軸周り方向成分 |
7個目 |
変位(回転角)z軸周り方向成分 |
Strain1,Strain2:歪(工学歪)
1 :シェル表面, 2 :シェル裏面※
|1個目|節点または要素番号|
|2個目|歪x成分|
|3個目|歪y成分|
|4個目|歪z成分|
|5個目|せん断歪xy 成分|
|6個目|せん断歪yz 成分|
|7個目|せん断歪zx 成分|
Stress1,Stress2:応力
1 :シェル表面, 2 :シェル裏面※
位置 |
説明 |
1個目 |
節点または要素番号 |
2個目 |
応力x成分 |
3個目 |
応力y成分 |
4個目 |
応力z成分 |
5個目 |
せん断応力xy 成分 |
6個目 |
せん断応力yz 成分 |
7個目 |
せん断応力zx 成分 |
StrEnergy1,StrEnergy2:歪エネルギー密度
1 :シェル表面, 2 :シェル裏面※
位置 |
説明 |
1個目 |
節点または要素番号 |
2個目 |
歪エネルギー密度 |
Temp:節点温度
シェル表面・裏面の値 について
- ソリッド要素では1,2 同じ値が入る
- 梁要素(円形断面)では曲げ応力の最大・最小の値(曲げの外側・内側の値)が1,2 に
入る
- 梁要素(矩形断面)では辺の中点及び角の計8点の歪エネルギー密度を比較し、最大の点
及びその対称点の値が入る 曲げの外側が 1 、内側が 2
(斜め方向の曲げは角、捩りでは長辺の中点が最大応力部位となるため)
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