青山の卒論日誌

test†

modal.hdf

https://www.str.ce.akita-u.ac.jp/cgi-bin/pukiwiki/?Salome-Meca2017

アカペラ†

僕が4年間活動したグループ

ヒルノホタル

つくし

卒論日誌†

2021/4/9-†

• 今のモデルを、より精度良く解析することを検討
  • 高次での収束性をチェック
  • 六面体要素
• 「梁要素のほうが固くなるはず」のチェック
• 他の橋をモデル化して同様の比較をする
  • まずは橋のデータをもらう？
• 木橋の耐用年数の一助

当面の課題†

20/5/11(後藤)†

• ここの片持ち梁の振動解析ができるか、やってみる。
• 理論値と比較してみる。
• 及川さんと情報共有

5/31†

指示された課題が何を指しているかそもそも理解できず、今までなにもせずにいてしまいました。申し訳ありません。 ようやく何をやればいいのかがなんとなくわかったため、及川さんが日誌に載せてくださったものを見たりしながらSalome解析を取り組み始めます。

6/21†

及川さんの日誌やYouTubeを参考に片持ち梁の振動解析を試みていますが、④材料物性値 で詰まっています。正直Aster Studyの最初のadd stage with assistant - modal analysis がSalome2018には無くて、これかな？と勘で進めています。怪しいです。 Aster Study以前にジオメトリから、振動解析で載荷面はいるのか などわかっていません…。

7/15†

ソリッド単純梁.100/10/20.ヤング率6000.ポアソン比0.4.密度3.8e-0.7.メッシュサイズ1.1次メッシュ

片持ち梁　梁要素　振動†

7/17†

片持ち梁の梁要素.振動

• (x,y,z)=(100,10,20) [mm]
• ヤング率 E=6000 [MPa]
• ポアソン比 ν=0.4
• 密度 ρ=3.8e-0.7 [単位？]
• 固有振動数の理論式 f=(λ/2πL)√(E/ρ)

  次元？	Salome	λ	理論値
  1	-20.2985	π/2	1.9734
  2	-20.2985	3π/2	5.9202
  3	-127.209	5π/2	9.8670
  4	-127.209	7π/2
  5	-172.575	9π/2
  6	-314.144	11π/2
  7	-356.188	13π/2
  8	-356.188	15π/2
  9	-527.767	17π/2
  10	-697.986	19π/2

Salome実験値と理論値が一致しない。Salomeの解析結果が間違っているのか、理論式への代入が間違っているのか。理論式の扱い方の理解も怪しい。

ちなみに上記は梁要素の片持ち梁だが、ソリッド要素片持ち梁とソリッド要素の単純梁のSalomeでの実験値も得られている（うまくいっているかは置いといて。そして多分うまくいっていない。）

7/20†

7/17分表の訂正．

• (x,y,z)=(100,10,20) [mm]
• ヤング率 E=6000 [MPa]
• ポアソン比 ν=0.4
• 密度 ρ=3.8e-0.7 [N/mm3]

e-0.7は10の-7乗という意味らしい．自然対数ではない．

• 固有振動数の理論式 f=(1/(2π))*(λ/l)^2*√(EI/ρA)

  	Salome	λ	理論値
  1（y軸曲げ）	-20.2985	1.875	20.2962
  2（z軸曲げ）	-40.597	1.875	40.593
  3（y軸曲げ）	-127.209	4.694	127.204
  4（ねじれ）	-139.142
  5（z軸曲げ）	-254.417	4.694	254.407
  6	-314.144
  7	-356.188
  8	-417.461
  9	-695.883
  10	-697.986

y軸、z軸の2次(?)振動までをSalomeと理論値で比較することができた！ 3次以上は単純な曲げを超える（ねじれの要素も含まれる）ので無視した。

片持ち梁　ソリッド要素　振動†

7/20†

• (x,y,z)=(100,10,20) [mm]
• ヤング率 E=6 [MPa]
• ポアソン比 ν=0.4
• 密度 ρ=3.8e-0.7 [N/mm3]
• 固有振動数の理論式 f=(1/(2π))*(λ/l)^2*√(EI/ρA)

二次のz軸曲げがSalomeと理論値で誤差がある？

単純梁　ソリッド要素　振動†

7/20†

• (x,y,z)=(100,10,20) [mm]
• ヤング率 E=6 [MPa]
• ポアソン比 ν=0.4
• 密度 ρ=3.8e-0.7 [N/mm3]
• 固有振動数の理論式 f=(1/(2π))*(λ/l)^2*√(EI/ρA)

単純梁　梁要素　振動†

7/22†

  ！<S> 例外ユーザーは上げたけれども、not interceptee 。             ！
  ！ベースはfermeesである。                                     ！
  ！例外のタイプ：エラー！
  ！                                                            ！
  ！ GROUP_MA Group_2はメッシュの一部を形成しない：メッシュ

Group_2ってどれだろう．

• 7/22夜　解決しました．以前に作業してた時のデータが残ってて，そのGroup_2だった．
• そういうときは一回消して作りなおすとよい．

7/24†

• (x,y,z)=(100,10,20) [mm]
• ヤング率 E=6 [MPa]
• ポアソン比 ν=0.4
• 密度 ρ=3.8e-0.7 [N/mm3]
• 曲げ固有振動数の理論式 f=(1/(2π))*(λ/l)^2*√(EI/ρA)

一個目のほかソリッド要素と梁要素で結果がずれた．

↓曲げ振動の固有振動数の式にパラメータを代入して得られた値

これが上２の表にうまくはまってくれるといいが...

一本のアーチ　梁要素　振動†

かじか橋の座標を使って．

これまでと同様に断面を (HY,HZ)=(10,20) にした．

7/24†

エラーが出た．

  !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
  ! <S> Exception user raised but not interceptee.                               !
  ! The bases are fermees.                                                       !
  ! Type of the exception: error                                                 !
  !                                                                              !
  ! Program error.                                                               !
  !                                                                              !
  ! Condition not met:                                                           !
  !     .false.                                                                  !
  ! File                                                                         !
  ! /home/A21173/smeca/yamm_build/V2018.0.1_public_build/V2018_public/tools/src/ !
  ! Code_aster_stable-v136_smeca/bibfor/debug/contex_param                       !
  ! F90, line 147                                                                !
  !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

7/27†

→解決．

Aster StudyのPre Analysis > ASSEMBLAGEのMaterial fieldとStructural el...とLoadにチェックを入れていなかった．

あとは境界条件のDRY=0を外した．

断面を(HY,HZ)=(10,20)から(HY,HZ)=(0.01,0.02)に変更した．

かじか橋　床版シェル要素とその他梁要素　振動解析†

8/3†

及川さんからかじか橋のSalomeデータを頂いた．

部材中央に拘束線をつけて解析してみる．

9/30†

シェル要素の床版と梁要素のその他部材を結合させたい．

10/9†

9/30 続き

　<S>　例外ユーザーが発生しましたが、傍受者ではありません。 ！

   ！ ベースはフェルミーです。 ！
   ！ 例外のタイプ：エラー！
   ！ ！
   ！ タイプPOUTREの特性を、そうでないメッシュM155に割り当てます。
   ！ このタイプ。 ！
   ！ ！
   ！ 助言：                                                                        ！
   ！ メッシュM155のコマンドAFFE_MODELEの結果を確認してください。

10/22†

10/9続き

  !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
  ! <S> Exception user raised but not interceptee.                !
  ! The bases are fermees.                                        !
  ! Type of the exception: error                                  !
  !                                                               !
  !  the computation of the option:  CARA_SECT_POUT3              !
  !  is not possible for any the types of elements of the LIGREL. !
  !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

10/26†

10/22続き

AsterStudyでRunは通過した！

しかしParavisを見るとシェルの床版がビーム部材とくっついていない泣

10/27†

10/26続き

geometoryを少し変えてやり直してみたら長文のエラー．

でも及川さんいわく，このエラー内容は俺も出たことあるとのこと．通過点だ．

またあした．

  !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
  ! <S> Exception user raised but not interceptee.                                   !
  ! The bases are fermees.                                                           !
  ! Type of the exception: error                                                     !
  !                                                                                  !
  !   Le shift=20.6546                                                               !
  !   utilisé pour construire la matrice dynamique coïncide avec une valeur propre ! !
  !   Avec l'option 'CENTRE', ce shift vaut FREQ,                                    !
  !   Avec l'option 'BANDE', c'est le milieu de la bande sélectionnée,               !
  !   Avec l'option 'PLUS_PETITE' ou 'TOUT', il prend la valeur 0.                   !
  !                                                                                  !
  !   Malgré la stratégie de décalage du shift, cette matrice dynamique reste        !
  !   numériquement singulière.                                                      !
  !                                                                                  !
  !   -> Risque :                                                                    !
  !   Cette matrice étant abondamment utilisée pour résoudre des systèmes linéaires  !
  !   à chaque itération du processus modal, cette quasi singularité peut fausser    !
  ! les résultats                                                                    !
  !   (mauvais conditionnement matriciel).                                           !
  !                                                                                  !
  !   -> Conseils :                                                                  !
  !   La structure analysée présente probablement des modes de corps rigide.         !
  !                                                                                  !
  !     * si aucun mode de corps rigide n'était attendu :                            !
  !   Vous pouvez modifier les paramètres du solveur linéaire (par exemple METHODE   !
  ! ou NPREC),                                                                       !
  !   ou ceux de l'algorithme de décalage (PREC_SHIFT, NMAX_ITER_SHIFT et            !
  ! SEUIL_FREQ)                                                                      !
  !   pour vérifier qu'il s'agit bien d'une singularité et non d'un problème         !
  ! numérique ponctuel.                                                              !
  !   Si c'est une singularité, vérifiez la mise en donnée du problème :             !
  !   conditions aux limites, maillage (présence de noeuds / mailles orphelin(e)s),  !
  ! unités, ...                                                                      !
  !                                                                                  !
  !    * si ces modes étaient attendus et que vous ne voulez pas les calculer :      !
  !   Utilisez l'option 'BANDE' avec une borne inférieure suffisamment positive (par !
  ! exemple 1.e-1).                                                                  !
  !    * si ces modes étaient attendus et que vous voulez les calculer :             !
  !   - utilisez l'option 'BANDE' avec une borne inférieure légèrement négative (par !
  ! exemple -1.e-1).                                                                 !
  !   - utilisez la méthode 'TRI_DIAG' avec OPTION='MODE_RIGIDE'.                    !
  !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

10/30†

10/27続き

一旦簡単なモデル（単純梁）で，シェル床版とビーム縦桁をくっつけてみることにした．

1/20†

LIAISON_SOLIDEで試みるもおなじみのエラー．

S> Exception user raised but not interceptee. !

  ! The bases are fermees.                                                           !
  ! Type of the exception: error                                                     !
  !                                                                                  !
  !   Le shift=-0.01                                                                 !
  !   utilisé pour construire la matrice dynamique coïncide avec une valeur propre ! !
  !   Avec l'option 'CENTRE', ce shift vaut FREQ,                                    !
  !   Avec l'option 'BANDE', c'est le milieu de la bande sélectionnée,               !
  !   Avec l'option 'PLUS_PETITE' ou 'TOUT', il prend la valeur 0.                   !
  !                                                                                  !
  !   Malgré la stratégie de décalage du shift, cette matrice dynamique reste        !
  !   numériquement singulière.                                                      !
  !                                                                                  !
  !   -> Risque :                                                                    !
  !   Cette matrice étant abondamment utilisée pour résoudre des systèmes linéaires  !
  !   à chaque itération du processus modal, cette quasi singularité peut fausser    !
  ! les résultats                                                                    !
  !   (mauvais conditionnement matriciel).                                           !
  !                                                                                  !
  !   -> Conseils :                                                                  !
  !   La structure analysée présente probablement des modes de corps rigide.         !
  !                                                                                  !
  !     * si aucun mode de corps rigide n'était attendu :                            !
  !   Vous pouvez modifier les paramètres du solveur linéaire (par exemple METHODE   !
  ! ou NPREC),                                                                       !
  !   ou ceux de l'algorithme de décalage (PREC_SHIFT, NMAX_ITER_SHIFT et            !
  ! SEUIL_FREQ)                                                                      !
  !   pour vérifier qu'il s'agit bien d'une singularité et non d'un problème         !
  ! numérique ponctuel.                                                              !
  !   Si c'est une singularité, vérifiez la mise en donnée du problème :             !
  !   conditions aux limites, maillage (présence de noeuds / mailles orphelin(e)s),  !
  ! unités, ...                                                                      !
  !                                                                                  !
  !    * si ces modes étaient attendus et que vous ne voulez pas les calculer :      !
  !   Utilisez l'option 'BANDE' avec une borne inférieure suffisamment positive (par !
  ! exemple 1.e-1).                                                                  !
  !    * si ces modes étaient attendus et que vous voulez les calculer :             !
  !   - utilisez l'option 'BANDE' avec une borne inférieure légèrement négative (par !
  ! exemple -1.e-1).                                                                 !
  !   - utilisez la méthode 'TRI_DIAG' avec OPTION='MODE_RIGIDE'.      

以前出ていた運営に連絡して下さいエラーは解消されたので

進歩といえば進歩か．

原因はなんでしょう．

Geometryの設定か，接合するnodeが多すぎる/距離が近すぎるか，かなぁ．

• メモ　AnalysisのOptionを変えるとエラー文のLe shiftの値が変わる． [#h91cfc05]

1/22†

やはりGeometryの設定が違っていた．

それを正したらきちんとくっつけることができた！

しかしいったん接合点を少なくしてやってみたので次は点をフルでやってみる．

（Geometryで梁とシェルをコンパウンドして，梁の点がグループ化されてしまって困っている．たぶん縦桁の部分に改善の余地あり．）

• 1/23 梁の点がグループ化されているのは，梁と床版の重なる点をひとつのグループにしてくれている説．そのグループ化された点をLIAISON_SOLIDEに入れてみたら解析が成功した．

1/23†

ついに解析が通り，かじか橋のシェルと梁を接合させることができた！

paravisでの振動モードの見方がよくわからないので月曜日に及川さんに聞いてみよう．

• 1/25 あとで結果をまとめたりwikiを更新したりする．

1/28　結果まとめなど†

シェル・梁要素の鉛直逆対称1次モード†

低減率48.1%

四面体，梁，シェル・梁の比較 ←訂正：salome四面体，nastran梁，salome梁の比較†

水平1次と鉛直対称1次は期待通り四面体要素が精度が良いという結果を得ることができた．

鉛直対称2次では四面体要素よりも梁要素やシェル・梁要素の方が相対誤差（の絶対値）が小さかった．

その原因は究明の余地があるが，

「一般に高次の解析は解析値がずれやすく，

長さあたりの要素数が大きい四面体は誤差が大きくなり，

長さあたりの要素数が比較的小さい梁要素は次数の変化に鈍感で精度が安定してた．」

ということかも？

ということは，今まで「四面体要素は解析において理想」と言ってきたが，

一概にそうは言えず「高次の振動解析は梁要素の方が優秀」と言えるんじゃないの，

と思えてきた．

「グループとサブオブジェクトを継承します」†

Compoundをするときなどに「グループとサブオブジェクトを継承します」に チェックを入れると，

重なってる(同じ座標にある)要素はひとつのグループにまとめられるのかもしれない．

例えば画像のCompound_1はシェル要素の床版と梁要素の縦桁（や他アーチなど）を Compoundしたものだが，

それぞれ同じ座標にある別の点の，shoubanのstate11とhariのtate11が，Compound_1でtate11（2 items）になっている．

このtate11やtate12らをAster StudyのLIAISON_SOLIDEに入力するとシェルと梁をくっつけることができた．

シェル要素の異方性†

シェル要素の異方性はDEFI_COMPOSITEの設定が必要(?)

DEFI_COMPOSITEのデフォルトの名前だとエラーになることがある(?)

そのため名前を新たに設定することを推奨．（画像では「aaa」）

単純梁　床版がシェル要素，縦桁が梁要素　解析†

11/2-9†

10/30続き

impossibility, the node beam N7 should carry the degree of freedom DX

やはり軸と平行方向に接合はできないのか？

11/13†

続き

シェルにパーティションで節点を与えて梁要素との結合を試みる．

11/18†

続き

the computation of the option: CARA_SECT_POUT3 is not possible for any the types of elements of the LIGREL.

のエラーで足踏み．

11/27†

続き

梁は梁の点（V1-10），シェルはシェルの点（vertex_1-10）に分けてやってみる．

そしたら

! one should give one node in the GROUP_NO: V2

ノードが指定されていないとエラー．

ジオメトリでグループを作りなおしてみるが解消せず．

う〜．

12/4†

シェルとビームの結合を諦める...

ソリッド縦桁とビームアーチをくっつけてみることにした．

かじか橋　床版と縦桁がソリッド要素，その他梁要素　振動解析†

12/11†

モデルを作る．

• 境界条件，面と点でくっつける．

12/15†

床版と縦桁はソリッドなのでgeometryでfuseしてくっつけた．

するとメッシュが切れなかった．

12/16†

縦桁に接合の節点を1つずつ作った． 横桁も節点1つずつ作った方がいいかも（まだやってない）

部材ごとにメッシュを切って，メッシュでコンパウンドした．

ソリッドの床版と縦桁もAsterStudyで接合できる．

部材ごとにメッシュを切ることで，まとめて切るよりエラーが起きにくい．

12/17†

AsterStudyでRunは通ったが，Paravisでみると四面体要素と梁要素がくっついていなかった泣．

結合の節点で，四面体要素の節点と梁要素の節点同士を結合させるやりかたがある？（LIAISON_SOLIDE）

いったん中間発表準備に入るが，年明けからはそれを試してみたい．

線上に点を打つ†

こうするとSalomeが，点が線上にあるとみなしてくれる．

創造工房†

10/18課題†

たわみ理論値　6.66667

メッシュ0.5（佐藤）†

メッシュ1（吉田）†

メッシュ2（梅田）†

メッシュ4（青山）†

メッシュ8（小川）†

10/25課題†

考察†

メッシュ0.8,0.9,1.0で期待通りの数値が出なかった。原因はSalomeでメッシュを作る際にきれいな値でメッシュを割り切れず、切り上げされたなどが考えられる。他はグラフからも期待通りの結果が得られた。

11/1 課題†

理論値 0.41667

考察†

試験体ごとに最適なメッシュ長さ（要素数）があり、今回はメッシュ1.0が最も理論値に近い値になった。 プロット数が5つと少ないため、グラフが角ばった形状になった。より多くのメッシュ長さで試験をすることによってよりなめらかなグラフを得られるだろう。

11/8†

ティモシェンコ理論値 0.491668 初等理論値 0.41667

考察†

グラフを見ると、実験値と初等・ティモシェンコそれぞれの理論値を比較して、ティモシェンコの値の方が実験値と近い値になった。これは単純梁が異方性であることを示している。メッシュ1.8での相対誤差が最小になったため、この単純梁はメッシュ1.8で試験するのがよい。

11/22 課題†

12/6 課題†

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