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FEM_BLOCK:使用方法ver1.12

FEM_BLOCK ver1.12の使用方法です。
ここに載っていないことは FAQ参照または HelpBBSへ。
新機能、使用の変更点は
・inputファイル記述方法の変更
  複数の材料定数定義
  材料定数への名前付け
  パートへの名前付け、色指定、材料指定
  荷重条件における節点荷重、分布荷重の選択
・オートメッシュ機能(パートが全てRECTの場合のみ)
・分布荷重機能
・GUI改善
  パート名表示、パート色づけ表示
  寸法表示(RECTのみ)
  荷重値表示

新機能盛りだくさんで超パワーアップです。
バグも盛りだくさんかもしれませんが...
RECT(直方体)のみの形状なら市販ソフト並に?使えると思います。

1.起動
2.解析準備(Pre-processing) ※新機能あり
 2_a.オートメッシュ機能(全てRECTの場合のみ)
3.解析実行(Analysis)
4.結果表示
5.解析結果の再表示(Post-processing)


1.起動
・FEM_block_ver~.exeをダブルクリックするとスタートします。
・同フォルダにglut32.dll、(inputデータファイル).txt、setting.txtが必要です。
・inputデータファイルの名前は自由です。
・中身の記述フォーマットは変更しないで下さい。読み込みエラーになります。
・以下のように2つのWindowが立ち上がります。

コマンドプロンプト


メインウィンドウ


2.解析準備(Pre-processing)
サンプルデータファイル
 samp112.txt
 (オートメッシュ機能使用を想定しているため分割数は全て「1」です。)

・まず物性値と形状情報が記載された入力データファイルを作成します。
・例題としてサンプルの入力データファイル「samp112.txt」を開きます。
 (ファイル名は任意変更可)
・入力データファイルの中身は下図のようになっています。
・文字部分は変更せず、数値部分を修正して物性値、形状等の変更を行います。
・各数値の意味は以下のとおりです。
・inputファイル内で日本語の使用はできません。

  material_info(材料定数の情報)
   MAT_NAME  ρ  E  ν
   ・MAT_NAME:材料の名前(後のパートの箇所で使います。)
   ・ρ:密度
   ・E :ヤング率
   ・ν:ポアソン比
   ※全てSI単位で入力します。
   ※2つ以上定義する場合は同様に行を追加してください。

  mode_num(固有振動数解析で求めるモード数)
   低次からの数を入力します。
   剛体モード数(0Hz)も含みます。
   固有振動数解析を行わない場合も適当な数を入力してください。
   上限値は300です。

  iteration(固有値解析の繰り返し回数)
   現状では100回でまあまあ収束すると思います。

  parameter
  PARAMETERE_NAME PAMETER_VALUE
   ・PARAMETERE_NAME(変数の名前)
     変数の名前を記述します。
     ここで定義した変数は以下で記述する
      ・PARTの寸法、分割数、原点位置、姿勢表現オイラー角
      ・境界条件の平面座標値
      ・荷重条件の荷重値
     に用いることができます。
   ・PAMETER_VALUE(変数の値)
     変数の値を記述します。
     値、または数式を記述することができます。
     数式の場合はスペースを含まないように記述してください。
     ()を用いた四則演算表記が可能です。
     累乗は^を用います。
     また、先に上に書いた変数を含めることもできます。

  part_info(形状の情報)
  PART_NAME COLOR MAT_NAME PART_TYPE [ L ] [ d ] [O] [Ang]
   ・PART_NAME:パートの名前
   ・COLOR:パートの表示色
     使える色:red,magenta,purple,brown,yellow,green,lime
          cyan,blue,black,white
   ・MAT_NAME:材料の名前(前に定義したもの)
   ・PART_TYPE(形状の種類)
     RECT:直方体
     CYLI :円柱
     CYLI2RECT:円形穴あき直方体
     HOLLOWRECT:中空梁
     HOLLOWCYLI:円筒
     TRAPEZOID:台形柱
     TRIPOLE:三角柱
     ※異なる形状の結合も可能ですが結合面のメッシュサイズが
      同じになるように分割数を調整して下さい。
   ・[ L ] (寸法)
     直方体:Lx Ly Lz (3方向長さ、x、y、z)
     円柱: R L (半径、長さ)
     円形穴あき直方体: W R L (正方形断面長さ、穴半径、穴深さ)
     中空梁: b h t L (梁断面幅、高さ、厚さ、梁長さ)
     円筒: r t L(外径半径、厚さ、円筒長さ)
     台形柱: b1 t b2 h L
         (断面底辺長さ、上辺offset量、上辺長さ、高さ、柱長さ)
     三角柱: b1 Ang b2 L
         (断面底辺[辺1]長さ、辺1-2角度[deg]、辺2長さ、柱長さ)
     ※[m]単位で入力します。

   ・[ d ] (各方向、長さに対する分割数)
     直方体: dx dy dz (x、y、z)
     円柱: dR dL (半径方向、長さ)
     円形穴あき直方体: dt dR dL (穴-縁間の、穴半径方向、穴深さ)
     中空梁: db(※) dh(※) dt dL (梁断面幅、高さ、厚さ、梁長さ)
     円筒: da dt dL (外径円周1/4長さの、厚さ、円筒長さ)
     台形柱: db dh dL (断面方向、断面高さ、柱長さ)
     三角柱: db(※) dL (断面1辺の、柱長さ)
     →値を整数で入力します。
     ※偶数のみ有効です。奇数は使えません。
     
   ・[O] (パート原点座標、x、y、z)
     [m]単位で入力します。

   ・[Ang] (パート姿勢表現ZXZオイラー角:φ、θ、ψ)
     [deg]単位で入力します。

  寸法、分割数、原点座標、姿勢表現オイラー角は
  数値および先に定義した変数を用いた数式表現が可能です。
  数式表現の場合はスペースを含まないように記述してください。
  ()を用いた四則演算、累乗^演算が可能です。

  パートの数だけ同様に記述します。
  それぞれのパートが結合箇所を持つように配置して下さい。
  物体が2つ以上に分かれていると解析できません。

  boundary_condition(固定境界条件)
  BC_NAME Plane Range_type Xmin Xmax Ymin Ymax Zmin Zmax
  
    ・BC_NAME:境界条件の名前
    ・Plane:固定する平面(xy、yz、xzのどれか)
    ・Range_type:無限の範囲→inf、 範囲を指定する→area
    ・Xmin Xmax... :範囲の下限値、上限値または平面座標値を入力します。
            ※infの場合は平面の範囲は0.0でよい。
             平面座標値(xyだったらzの値)はmin,maxとも同じ値を入力

  平面座標値には数値および先に定義した変数を用いた数式表現が可能です。
  数式表現の場合はスペースを含まないように記述してください。
  ()を用いた四則演算、累乗^演算が可能です。

  apply_force(荷重条件)
  F_NAME F_TYPE F_dir F_value [coord]

    ・F_NAME:荷重条件の名前
    ・F_TYPE:荷重の種類
         ・節点荷重:node
         ・分布荷重:area
    ・F_dir:荷重方向(x、y、zのどれか)
    ・F_value:荷重の値(数値で入力、-方向の場合は-をつける)
    ・[coord]:荷重を与える節点の座標値
         ・節点荷重:x y z
         ・分布荷重:xmin xmax ymin ymax zmin zmax

  荷重値、荷重座標値には数値および先に定義した変数を用いた数式表現が可能です。
  数式表現の場合はスペースを含まないように記述してください。
  ()を用いた四則演算、累乗^演算が可能です。

・入力が完了したらInputファイルを読み込みます。
・メイン画面上で
 「右クリック」→「Pre-processing」→「Read input file」
 メイン画面下部のCommand:部にファイル名を入力してEnterを押します。
または以下の手順でもできます。
・メインウィンドウ右のタブ列の中の「Pre-processing」を
 展開します。
・「Read I/P file」ボタンをクリックします。
・コマンドプロンプトにて入力データファイル名が聞かれるので入力します。

・メインウィンドウに形状が表示されます。
・視点の変更等は下段のパネルで行います。
  移動パネルの説明
   Objects:回転(グリグリして調整)
   XY:XY移動(上下で調整)
   Z:Z移動(上下で調整)
・モデル透過度の変更は右列「Options」タブの「Trans」で行えます。
  0で完全透明(Wireframe表示)、1で完全不透明になります。
  コンター表示時に透明表示を行うと結果の色が正しく表示されない場合があります。
・形状等を変更したければ入力データファイルを修正して再度「Read I/P file」
 ボタンをクリック、ファイル名を入力します。
・所望の形状になるまで繰り返しが可能です。


データファイル名の入力


形状の表示
・サンプル(samp112.txt)
 オートメッシュ機能使用を想定しているため分割数は全て「1」です。


2_a.オートメッシュ機能(全てRECTの場合のみ)
手順はこちら
オートメッシュ後の形状データは「automesh_rect.txt」という
新しいinputファイルに記述されます。
オートメッシュ後のデータを用いてさらにパートを追加したい場合は
automesh_rect.txt(名前は変えても良い)の開いて修正してください。


3.解析実行(Analysis)

解析を実行します。
・メイン画面上にて
 「右クリック」→「Analysis」より
  固有振動数解析を行う場合は「Eigen」を選択します。
  静解析を行う場合は「Static」を選択します。
または以下の手順でもできます。
・メインウィンドウ右列の「Analysis」を展開します。
・固有振動数解析を行う場合はラジオボタンの「Eigen」を選択します。
・静解析を行う場合はラジオボタンの「Static」を選択します。
・選択をしたら「Execution」ボタンを押します。

解析が始まり、終了すると結果が表示されます。
「固有振動数解析」
 計算過程を観察して固有振動数があまり収束していないようだったら
 入力データファイルの「Iteration」の値を大きくしてみてください。
 モデル規模、計算モード数にもよりますが経験的に100で
 大体収束すると思われます。
 100でも全く収束していない場合は本プログラム性能の限界ということで
 ご勘弁頂きたいと思います。
解析結果は作業フォルダに「result.txt」ファイルとして出力されます。
結果ファイルには節点座標、要素情報、固有振動数、固有モード(静解析の場合は
変位、応力等)、境界条件等が出力されます。
ファイル名は任意に変更して構いません。
変更をしないと次の解析実行後に上書きされます。

4.結果表示(Analysis)

「固有振動数解析」
 解析が終了すると自動的にモード形が表示されます。
 メインウィンドウ右列の「Eigen Analysis」タブを展開します。
 モード形の次数は「Mode No.」の上下ボタンまたは直接数字を入力して
 変更してください。
 モード形の変形振幅は同様に「Scale」の上下ボタンまたは直接数字を
 入力して変更してください。
 「Wireframe」ボックスにチェックを入れるとコンター表示面が消えて
 ワイヤーフレームでモード形が表示されます。

「静解析」
 解析が終了すると自動的に変位が表示されます。
 メインウィンドウ右列の「Static/Stress」タブを展開します。
 変位に対してコンター表示を以下から選択できます。
 ・Disp 節点変位絶対値
 ・Mises 節点Mises応力値
 ・Stress~ 節点各種応力値
 ・Strain~ 節点各種ひずみ値

また「Options」タブで不必要な表示を消すこともできます。
 ・Draw Part : 構造物の表示
 ・Draw axes : 座標原点のxyz軸表示
 ・Draw B.C. : 固定境界条件面の表示
 ・Draw text : 固有振動数値の表示
 ・Draw Force : 荷重ベクトルの表示

その他のボタン
「Control Panel」タブ
 ・Hide :下列の移動ボタンの非表示
 ・Show :下列の移動ボタンの表示

固有振動数解析結果
femblock_ver106_glui_window3.jpg

静解析結果
femblock_ver106_f.jpg

5.解析結果の再表示(Post-processing)

解析を行わずに、過去に行った解析の結果を見ることもできます。
・メイン画面上で
 「右クリック」→「Post-processing」→「Read result file」
 メイン画面下部のCommand:部にファイル名を入力してEnterを押します。
または以下の手順でもできます。
・プログラム起動後にメインウィンドウ右列の「Post-processing」を
 クリックします。
・結果ファイル名が聞かれるので入力します。

後は上記の結果表示と同様にモード形、変形図を見ることができます。

以上です。


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