「ADVENTURE」カテゴリーアーカイブ

【オンライン開催】CAE技術者の為の「XGBoostによる回帰分析」「ADVENTURE_on_Windowsを用いた回帰分析」9/11

株式会社インサイトのデータサイエンス勉強会
<開催回数120、参加者数述べ360名>

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◆◆【オンライン開催】
  CAE技術者のためのデータサイエンス勉強会
  『XGBoostによる回帰分析』
  『ADVENTURE_on_Windowsを用いた回帰分析』
◆◆
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【日時】9月11日(金)
     …………………………………………………………………
     午前■9:40-14:10(オンライン集合9:35)
              (12時~休憩1時間)
       『XGBoostによる回帰分析』
     …………………………………………………………………
     午後■14:30-18:00(オンライン集合14:25)
       『ADVENTURE_on_Windowsを用いた回帰分析』
     …………………………………………………………………
【参加費】 各4,000円
      1テーマのみの参加可能です。

【定員】 各15名

【内容】 ■『XGBoostによる回帰分析』
   XGBoostは一言で言えばテーブルデータの回帰(分類)に有効
   な技術です。テーブルデータは、即ちCSV(エクセル)の
   データと考えれば良いです。多次元の説明変数と1個の目的
   変数が有る時、それを学習する技術です。
   現在Kaggleで知られている機械学習のコンペにおいて上位
   入賞者が使用している回帰/分類技術として脚光を浴びてい
   ます。従来、KaggleはIT系のデータサイエンティストに
   のみ関係する世界だと考えられていましたが、サロゲート
   モデルを作成する上でKaggleで有効な技術は十分使える
   ようです。
   XGBoostを習得して行く事が今後CAEの世界でも必須と
   なるであろうと思われます。

     ・決定木、分類木、回帰木について(決定木の復習)
     ・アンサンブル学習(特にブースティング)の概要
     ・勾配降下法(GBDT)の概念とアルゴリズム
     ・XGBoostパラメータ
     ・ケーススタディ  等

     ………………………………………………
     ■『ADVENTURE_on_Windowsを用いた回帰分析』
   現在日常生活や、報道等で、人工知能やAIと言う言葉を
   聞かない日は有りません。CAE技術者にも、今後はデータ
   駆動型の技能や知識が求められる事は、時代の趨勢から
   見て明らかだと言えます。また、その事はCAEを用いた
   パラメトリックスタディや結果分析等において、機械学習
   や統計学を活用する事を指します。未だ、CAE技術者の
   資格試験の分野として、採用されてはおりませんが、海外
   では既にUncertainty Quantificationと言う分野が
   CAEの中で確立されており、Wikipediaの見出し語にも
   その名が見えます。
   本講習会では、CAEの中に機械学習を導入する事の事例を
   ご紹介致します。CAEソフトとしては、誰でも入手可能な
   オープンソースソフトである、Adventure_on_Windowsを
   使用します。
     (https://adventure.sys.t.u-tokyo.ac.jp/jp/)
   尚、本講習会は座学のみとさせて頂きます(講師による
   デモの紹介有り)

    ・レベル1:ADVENTUREについて
    ・レベル2:ADVENTURE_Solidについて
    ・レベル3:ADVENTURE_on_Windowsについて
    ・レベル4:PythonによるAdvOnWinの自動実行
    ・レベル5:PythonによるAdvOnWinの弾塑性解析
    ・レベル6:Pythonによる弾塑性解析のパラメトリック
         スタディ
    ・レベル7:Pythonによる弾塑性解析の回帰分析
          途中XGBoostの解説

*弊社はADVENTURE(ADVanced ENgineering analysis Tool for Ultra large REal world)、正式名称:設計用大規模計算力学システム開発プロジェクト、の開発メンバーです。
   
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【お申込み】Connpassのサイトよりお申込みください。
  ※テキスト事前郵送のため
   4日前までにお申込みください。

【お願い】
・Zoom又はYouTubeライブ配信、不可能な場合はご相談下さい。
・1台のパソコンからの参加は1名のみです。
・テキスト準備後のキャンセルは受け付けておりません。
・勉強会の録画・録音・撮影、および資料の2次利用、
 詳細内容のSNSへの投稿は固くお断りいたします。
   ※ 尚、同業他社様のご参加はご遠慮頂く場合があります。
    お支払い前にお問合せください。

【テキスト】資料を事前に無料で郵送します。
      PPT4ページを1枚にコピーしたものです。
  *フルサイズの簡易製本版も販売しております。
   サンプル
   詳細

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       株式会社インサイト
     [お問合せ]info@meshman.jp
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━◇◇

【オンライン講習会】    『CAE技能講習会:日本機械学会認定代替講習』『ADVENTURE_on_Windowsを用いた回帰分析』8/19(水)

◆◆【株式会社インサイト・オンライン講習会】
   午前『CAE技能講習会:日本機械学会認定代替講習』
   午後『ADVENTURE_on_Windowsを用いた回帰分析』◆◆
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【開催日】 8月19日(水)
      午前/午後片方のみの参加可能です。
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■『CAE技能講習会 』*9:40-14:10 (集合9:35)(12~13時休憩)
          *参加費 25,950円
          *定員2名
          *Zoom使用(不可の方はご相談ください)

 この講習会は(社)日本機械学会の計算力学技術者資格認定
 専門委員会より同学会が提供する付帯講習(技能編)の代替
 講習会として公認されています。

 当社の講習会を受講された方には「修了証」を発行致します。
 講習会修了者は以下の2種類の特典を受ける事が出来ます。

  ◎(社)日本機械学会の 計算力学技術者(CAE技術者)初級の
   認定を受ける資格を得ます。

  ◎(社)日本機械学会の 計算力学技術者(2級)(固体力学分野
   の有限要素法解析技術者)受験に必要な「付帯講習(技能
   編)」が免除されます 。
   当社の修了証のコピーを機械学会に提出して下さい。

【内容・参加申し込み】詳しくは下記をご覧ください。
    http://www.meshman.jp/seminar/cae.html

    Connpassサイトからもお申込み頂けます。
    https://insight.connpass.com/event/179525/

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■『ADVENTURE_on_Windowsを用いた回帰分析』
          *14:50-18:20 (14:45集合)
          *参加費 4,000円
          *定員10名
          *ZoomまたはSkype
           (不可の方はご相談ください)
【内容】
現在日常生活や、報道等で、人工知能やAIと言う言葉を聞かない
日は有りません。CAE技術者にも、今後はデータ駆動型の技能や
知識が求められる事は、時代の趨勢から見て明らかだと言えます。
また、その事はCAEを用いたパラメトリックスタディや結果分析
等において、機械学習や統計学を活用する事を指します。未だ、
CAE技術者の資格試験の分野として、採用されてはおりません
が、海外では既にUncertainty Quantificationと言う分野が
CAEの中で確立されており、Wikipediaの見出し語にもその名が
見えます。本講習会では、CAEの中に機械学習を導入する事の
事例をご紹介致します。
CAEソフトとしては、誰でも入手可能なオープンソースソフト
である、
Adventure_on_Windows(https://adventure.sys.t.u-tokyo.ac.jp/jp/)
を使用します。
尚、本講習会は座学のみとさせて頂きます(講師によるデモの紹介は有ります)。

【参加申し込み】Connpassのサイトよりお申込みください。

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       株式会社インサイト
     [お問合せ]info@meshman.jp
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弊社は「ADVENTURE」(ADVanced ENgineering analysis Tool
for Ultra large REal world)
正式名称:設計用大規模計算力学システム開発プロジェクト、
の開発メンバーです
……………………………………………..

【オンライン講習会】    『CAE技能講習会:日本機械学会認定代替講習』『ADVENTURE_on_Windowsを用いた回帰分析』7/31・8/3

◆◆【株式会社インサイト・オンライン講習会】
   午前『CAE技能講習会:日本機械学会認定代替講習』
   午後『ADVENTURE_on_Windowsを用いた回帰分析』◆◆
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【開催日】 7月31日(金)・8月3日(月)
     ※両日同内容、同スケジュール
      午前/午後片方のみの参加可能です。
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■『CAE技能講習会 』*9:40-14:10 (集合9:35)(12~13時休憩)
          *参加費 25,950円
          *定員2名
          *Zoom使用(不可の方はご相談ください)

 この講習会は(社)日本機械学会の計算力学技術者資格認定
 専門委員会より同学会が提供する付帯講習(技能編)の代替
 講習会として公認されています。

 当社の講習会を受講された方には「修了証」を発行致します。
 講習会修了者は以下の2種類の特典を受ける事が出来ます。

  ◎(社)日本機械学会の 計算力学技術者(CAE技術者)初級の
   認定を受ける資格を得ます。

  ◎(社)日本機械学会の 計算力学技術者(2級)(固体力学分野
   の有限要素法解析技術者)受験に必要な「付帯講習(技能
   編)」が免除されます 。
   当社の修了証のコピーを機械学会に提出して下さい。

【内容・参加申し込み】詳しくは下記をご覧ください。
    http://www.meshman.jp/seminar/cae.html

    Connpassサイトからもお申込み頂けます。
    https://insight.connpass.com/event/179525/

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■『ADVENTURE_on_Windowsを用いた回帰分析』
          *14:50-18:20 (14:45集合)
          *参加費 4,000円
          *定員10名
          *ZoomまたはSkype
           (不可の方はご相談ください)
【内容】
現在日常生活や、報道等で、人工知能やAIと言う言葉を聞かない
日は有りません。CAE技術者にも、今後はデータ駆動型の技能や
知識が求められる事は、時代の趨勢から見て明らかだと言えます。
また、その事はCAEを用いたパラメトリックスタディや結果分析
等において、機械学習や統計学を活用する事を指します。未だ、
CAE技術者の資格試験の分野として、採用されてはおりません
が、海外では既にUncertainty Quantificationと言う分野が
CAEの中で確立されており、Wikipediaの見出し語にもその名が
見えます。本講習会では、CAEの中に機械学習を導入する事の
事例をご紹介致します。
CAEソフトとしては、誰でも入手可能なオープンソースソフト
である、
Adventure_on_Windows(https://adventure.sys.t.u-tokyo.ac.jp/jp/)
を使用します。
尚、本講習会は座学のみとさせて頂きます(講師によるデモの紹介は有ります)。

【参加申し込み】Connpassのサイトよりお申込みください。

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       株式会社インサイト
     [お問合せ]info@meshman.jp
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弊社は「ADVENTURE」(ADVanced ENgineering analysis Tool
for Ultra large REal world)
正式名称:設計用大規模計算力学システム開発プロジェクト、
の開発メンバーです
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【オンライン】CAE技能講習会  『CAE技能講習会日本機械学会認定、代替講習』『ADVENTURE_on_Windowsを用いた回帰分析』6/26

◆◆【オンライン】CAE技能講習会
   午前『CAE技能講習会日本機械学会認定、代替講習』
   午後『ADVENTURE_on_Windowsを用いた回帰分析』◆◆

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【開催日】 6月26日(日)
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■『CAE技能講習会 』*9:40-14:10 (集合9:35) (12~13時休憩)
          *参加費 25,950円
          *定員2名
          *Zoom(使用不可の方はご相談ください)
          
 この講習会は(社)日本機械学会の計算力学技術者資格認定専門委員会より同学会が提供する付帯講習(技能編)の代替講習会として公認されています。

 当社の講習会を受講された方には「修了証」を発行致します。
 講習会修了者は以下の2種類の特典を受ける事が出来ます。
 
  ◎(社)日本機械学会の 計算力学技術者(CAE技術者)初級
   の認定を受ける資格を得ます。

  ◎(社)日本機械学会の 計算力学技術者(2 級)(固体力学
   分野の有限要素法解析技術者)受験に必要な
   「付帯講習(技能編)」が免除されます。

   当社の修了証のコピーを機械学会に提出して下さい。

【内容・参加申し込み】詳しくはこちらをご覧ください。
    
    Connpassサイトからもお申込み頂けます。
    (登録が必要ですが、カードでお支払い可能です。)

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■『ADVENTURE_on_Windowsを用いた回帰分析』
          *14:50-18:20 (14:45集合)
          *参加費 4,000円
          *定員10名
          *Zoom又はSkype(又はご相談ください)

【内容】
現在日常生活や、報道等で、人工知能やAIと言う言葉を聞かない日は有りません。
CAE技術者にも、今後はデータ駆動型の技能や知識が求められる事は、時代の趨勢から見て明らかだと言えます。それはCAEを用いたパラメトリックスタディや結果分析等において、機械学習や統計学を活用する事を指します。未だ、CAE技術者の資格試験の分野として、採用されてはおりませんが、海外では既にUncertainty Quantificationと言う分野がCAEの中で確立されており、Wikipediaの見出し語にもその名が見えます。
本講習会では、CAEの中に機械学習を導入する事の事例をご紹介致します。CAEソフトとしては、誰でも入手可能なオープンソースソフトである、Adventure_on_Windows (https://adventure.sys.t.u-tokyo.ac.jp/jp/)を使用します。
尚、本講習会は座学のみとさせて頂きます(講師によるデモの紹介は有ります)。

【参加申し込み】Connpassのサイトよりお申込みください。
        

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   株式会社インサイト
   mail: info@meshman.jp
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▼ホームページ
 http://www.meshman.jp/
▼セミナーカレンダー
 http://www.meshman.jp/seminar/schedule.pdf

第12回ADVENTURE定期セミナー

開催要項

【日 時】 6月13日(木) 13:00 – 17:20
【場 所】  東京大学 工学部8号館 地下1階 85講義室
【参加資格】どなたでも参加できます
【受講料】  20,000円 (一般)/5,000円 (学割)
懇親会費:1,000円
【お問い合わせ・お申込み】 advseminar@meshman.jp
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開催趣旨

今回の定期セミナーはADVENTURE_Magneticの開発と応用と題し、ADVENTURE_Magnetic、特に静磁場の領域分割解析の基礎事項の解説から最新モジュールのご紹介まで充実した内容になっております。

セミナー後に場所を移動して有料懇親会を予定しておりますのでこちらも是非、ご参加ください。
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【プログラム】

1 13:00-13:10 開会の挨拶
ADVENTUREプロジェクトリーダー
東京大学大学院工学系研究科 教授 吉村 忍
2 13:10-14:00
ADVENTUREとポスト「京」プロジェクト
東京大学大学院工学系研究科 教授 吉村 忍
現在開発が進められているエクサスケールスパコン「ポスト京」のための9つの重点課題プロジェクトにおいて様々なシミュレーションコードの開発が進められています。本講座では、重点課題6のサブ課題A「燃焼器・ガス化炉」における燃焼流-伝熱-熱応力連成解析、及びサブ課題C「洋上風力発電」における流体-構造-疲労損傷連成解析での、ADVENTUREモジュールの役割についてご紹介します。
3 14:00-14:50
静磁場の領域分割解析の要点
九州大学 名誉教授 金山 寛
平成における大規模(線形)静磁場解析用の前処理手法の開発研究を振り返り基礎的な事項の復習を行う。
1.線形静磁場における2つの定式化
〈1・1〉 H法
〈1・2〉 A法と電流補正
〈1・3〉 ネデレック要素(辺要素)
〈1・4〉 線形静磁場における有限要素法近似
2.A法の定式化と領域分割法
3.インターフェイス問題とその前処理方法
4. ADVENTURE_Magneticのデフォールト前処理
(diag)とBDD-DIAG
14:50-15:05 休憩
4 15:05-15:50
ADVENTURE_MagneticおよびWindows版の最新動向
八戸工業大学工学部機械工学科 講師 杉本 振一郎
開発中のADVENTURE_Magnetic最新版は、1,300億自由度の準定常解析に成功しています。また、回転機の解析に本格的にスーパーコンピュータを利用できるようになり、計算時間を500分の1以下にすることに成功しました。本講演では、ADVENTURE_Magneticの最新動向、新たに公開するADVENTURE_Magnetic_on_Windows Ver.0.3bについて紹介します。
5 15:50-16:35
ADVENTURE_FullWave・
波動音響解析モジュール; ADVENTURE_Sound

宮崎大学工学部電気システム工学科 准教授 武居 周
今年の春にリリースしました新モジュール:ADVENTURE _Sound、および今年度リリース予定ADVENTURE_Fullwaveについて解説します。本モジュールで扱うことができる波動現象は、一般的に数値シミュレーションの実施に要する計算時間やメモリ量が多大であるため困難です。これらのモジュールでは階層型領域分割法による並列化を中心とする技術開発により、これまで困難であった大空間の波動解析が実用時間内に可能とします。セミナーでは両モジュールの概要、原理、使用方法等についてお話し致します。

1. 波動音響解析コード:ADVENTURE_Soundについて
〈1.1〉 概要
〈1.2〉 扱う方程式について
〈1.3〉 解析機能紹介
1.3.1 定常解析
1.3.2 非定常解析
1.3.3 精度検証結果について
〈1.4〉 数値例の紹介

2. 高周波電磁界解析コード:ADVENTURE_Fullwaveについて
〈2.1〉 概要
〈2.2〉 扱う方程式について
〈2.3〉 解析機能紹介
2.3.1 定常解析
2.3.2 非定常解析(開発中)
2.3.3 精度検証結果について
〈1.4〉 数値例の紹介
3. その他
〈3.1〉 想定しているユーザー
〈3.2〉 おすすめの使用方法
〈3.3〉 今後のリリース予定等

6 16:35-17:15
MagneticのWindows版の実際
株式会社インサイト 研究開発部主査 淀 薫
ADVENTURE_Magnetic_on_Windowsは、WindowsでADVENTURE_Magneticによる電磁場解析を簡単に行えるようにしたモジュールです。ADVENTURE_Magnetic_on_Windowsの最新版を使って、インストールからサンプル例題の解析、ParaViewによる可視化までの一連の手順を実演しながらご紹介します。
7 17:15-17:20
閉会の挨拶
九州大学 名誉教授 金山 寛

セミナー後に場所を移動して有料懇親会を予定しておりますので こちらも是非、ご参加ください。

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◆詳細 :ADVENTUREホームページ
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ADVENTUREプロジェクトとは

正式名称:「設計用大規模計算力学システムの開発プロジェクト 」日本学術振興会 未来開拓学術研究推進事業の一環としてスタートした、ライセンスフリーかつオープンソースの大規模並列CAEシステムADVENTUREの保守・ 開発・無料公開を行っている産学連携プロジェクトです。

★ADVENTURE:
ADVanced ENgineering analysis Tool for Ultra large REal world

ADVENTURE_Solid 並列コア数スケーラビリーティーのテスト

Adventure Solid Ver.2.1による大規模解析モデルを使って、並列計算のCPUコア数スケーラビリティーを調べてみました。
用意した計算機はHPワークステーション Z820 , XEON E5-2680(8core, 2.7GHz, オーバードライブ3.5GHz) x 2, 256GBメモリです。
この計算機をWindows上でCINEBENCHを動かすと、以下のような計算速度となります。
      H/T    OD    CINEBENCH
計算スピード
     Yes    Yes      2038cb
Yes    No       1763cb
No     No       1392cb
(H/Tは ハイパースレッディング有無
、ODはCPUオーバードライブ有無)H/T 、ODの設定により、それなりに計算スピードが変わっていく様子がわかります。
今回のテストの目的は、Adventure Solidで並列計算させるときにCPUコア数スケーラビリティー(CPUコア数に従って、計算スピードが上がってゆくのか)、H/Tの影響を調べることにあります。
計算モデルは、Adventure HPからダウンロード可能なPantheonモデルです。BaseDistanceを20.0に設定してメッシュを作成すると
要素数 : 2522万個
節点数 : 3507万個 (自由度1億オーバー)
のメッシュモデルが出来上がります。このモデルを下面固定、自重による弾性応力計算を行います。
部分領域はCPUコア数にかかわらず、1領域あたりの要素数が312になるように設定しています。
Adventure Solidでは領域分割によるハイブリッド計算のため、1領域あたりの要素数を変えることにより、計算スピード、必要メモリ量が変化します。
詳細はAdventure Solidマニュアルをご覧ください。
並列計算の指定は、mpiexec -n ** advsolid-p で実行しています。
今回のメッシュモデルで標準BDD法繰り返し計算させると、215GBメモリが消費されていました。
Fig.1はH/Tをオフにした場合の計算時間のコア数依存性です。

は、マトリクス組み立てに要した時間、は、マトリクス組み立て+繰り返し計算時間(1×10-6以下で収束打ち切り)です。
このグラフを見ると、いろいろ興味深いことが理解できます。
1.(少なくとも弾性計算では)繰り返し計算よりもマトリクス組み立てに3倍ほどの時間が、かかっている。
2.総計算時間は単純に並列コア数に反比例しない。
3.ODの効果は、このように継続的な計算の場合にも効果がある。
4.グラフには載せていませんが、H/Tをオンにして32コアで計算させると16コアの場合よりも、少なくとも2倍以上の時間が必要でした。
次に繰り返し計算の1繰り返しあたりの時間を、コア数依存でプロットしたグラフがFig.2です。
5.(1繰り返しあたり)計算時間はコア数に応じて逆比例の関係にある。
6.ODの効果は、このように繰り返し計算の場合にも効果がある。
繰り返し計算では、きれいなコア数と逆比例した結果が、得られています。
Adventure Solidの領域分割BDD繰り返し計算では、コア数依存の並列計算スケーラビリティーに優れていることが、明白です。
このことは非線形などの大規模計算では、大きなメリットとなります。
マトリクス組み立て時間については、なぜ並列コア数に比例してスピードが上がってゆかないのか理由ははっきりとわかっていません。
考えられる理由として、領域分割の指定方法が適切でない、あるいは1CPUあたりのマルチコア並列(OpenMP)指定とマルチCPU間の並列(OpenMPI)指定の仕方(すなわちmpiexecのオプション指定)に一工夫必要なのかもしれません。
H/Tをオンにすると計算時間が増えてしなうのは、H/Tをオンにすると各コアの処理能力が異なり、静的負荷分散方式では、能力の高いコアの待機時間が生じてしまうためと推測されます。
プロセス並列動的負荷分散法(Advsolid-h)で、改善される可能性があると思われます。
いやあ、BDDの並列繰り返し計算早いですね。1億自由度超えモデルでも高々、1繰り返しあたり十数秒です。恐れ入りました。

A17_ADVENTURE_on_Windows解析例(4)

立方体の中に円柱を内包する部材の応力解析を行いました。
複合材料を想定して母材はエポキシとし、円柱は炭素繊維としました。

図-1に示すように4つのボリュームに分けないとADV_on_Winではメッシュが切れません(と思ってましたが、この認識は後で間違いであると判明しました。しかしやり掛けたので取り敢えずこの形状で解析を進めます)。青をVolume 0、青緑をVolume1、黄緑をVolume2、赤をVolume3とします。

SolidPcm
図-1 各ボリュームの識別図(この図はMeshman_ParticleViewer_HPCで表示してます)

立方体は1辺が40mm。円柱は、直径が20mm、長さが20mmです。炭素繊維にしては太過ぎますがご勘弁を。

Volume0.gm3dファイルです。1辺が40mmの立方体をY=0の平面で半割にし、負の領域だけ取り出した物に更に半径10mm、長さ10mmの円柱状の刳り貫き(くりぬき)を形成した物です。円柱は正36角柱で近似しております。

box -20 -20 -20  40 20 40
circle 0 -10 0  10 0 0  0 1 0 36
extrude 0 10 0
subtract

Volume1.gm3dファイルです。Volume0.gm3dの2行目と3行目と同じですね。Volume0の刳り貫き部にぴったり嵌る円柱です。繊維と言うには太いですが、例題なのでご勘弁を。

circle 0 -10 0 10 0 0 0 1 0 36
extrude 0 10 0

Volume2.gm3dファイルです。Y=0の平面に関してVolume1.gm3dと対称な形状です。

circle 0 0 0  10 0 0  0 1 0 36
extrude 0 10 0

Volume3.gm3dファイルです。Y=0の平面に関してVolume0.gm3dと対称な形状です。

box -20 0 -20 40 20 40
circle 0 0 0 10 0 0 0 1 0 36
extrude 0 10 0
subtract

こう言う形状データ記述方式は、一見すると大変なのですが、データの修正が本当のCADを操作するより楽だと思います。

新規解析ケース作成に於いては、形状モデルとして「ADV_Cad」を選択します。

基本節点間隔は3mm。

AdvCADファイル選択では、Volume0.gm3d~Volume3.gm3dをこの順序で指定します。この順序以外は試してません。

表面パッチ生成後、メッシュ生成。

生成要素数は、15,081個、節点数は、22,748個。表面形状補正にチェックを入れないとメッシュ生成に失敗します。

物性値を材料ID毎に入力します。

材料ID0と材料ID3はエポキシで同じ材料、材料ID1と材料ID2はカーボン繊維で同じ材料。

エポキシ樹脂のヤング率出典
https://www.kda1969.com/materials/pla_mate_ep2a1.htm
2400MPa

同ポアソン比
https://seihin-sekkei.com/plastic-design/poissons-ratio/
0.33~0.39の平均を取って0.36

カーボン繊維のヤング率出典
http://www.super-resin.co.jp/frp
PAN系は230~550GPa=230,000MPa ~550,000MPa
平均を取って390,000MPa

カーボン繊維のポアソン比出典
http://www.toyobo.co.jp/seihin/kc/pbo/zylon-p/bussei-p/ud.pdf
3-1-2の図より0.29と判断する。

境界条件の設定。

ConstraintOnMinYPlane
図-2 拘束面の選択(面グループ番号=1)
xyzConstraintOnFaceGroup1MinYPlane
図-3 拘束条件(XYZ拘束)
LoadOnMaxYPlane5
図-4 荷重面の選択(面グループ番号=5)

荷重は円柱をY軸方向に引っ張ります。

load1InPlusYOnFaceGroup5
図-5 荷重条件(+Y方向に1MPa)
BCinCndFormat
図-6 境界条件リスト

炭素繊維の方がエポキシより硬いので、Y=最大値の面のY変位は真ん中が窪みます。

DispY
図-7 Y変位(0~0.0152mm、拡大率=753倍)

外表面には最大応力点は有りません。

MisesStress_01
図-8 ミーゼス応力(0.0953~5.55MPa)
MisesStressOnMidY
図-9 ミーゼス応力Yの真ん中辺の断面図(Meshman_ParticleViewer_HPCによる表示)

2つの材料の境界で応力が高くなっています。

MisesStressSectionOnMidXplane
図-10 ミーゼス応力Xの真ん中辺の断面図(Meshman_ParticleViewer_HPCによる表示)
MisesStressOnMidZ
図-11 ミーゼス応力Zの真ん中辺の断面図(Meshman_ParticleViewer_HPCによる表示)

Meshman_ParticleViewer_HPCだと図-12のようにエポキシを除去したコンター図の表示も可能です。

MisesCylinderOnly
図-12 ミーゼス応力円柱のみ(Meshman_ParticleViewer_HPCによる表示)
MaxMisesStress
図-13 最大ミーゼス応力点(Meshman_ParticleViewer_HPCによる表示、ピンクの点)
StressYY_01
図-14 応力-YY成分(拘束面に分布有り、-0.0291~4.17MPa)

最大主応力は、応力-YY成分と似てます。やはり応力分布の傾向は主応力を見なくてはいけません。

MaxPrincipalStress
図-15 最大主応力(0.0763~4.39MPa)
MidPrincipalStress
図-16 中間主応力(-2.35~1.32MPa)
MinPrincipalStress
図-17 最小主応力(-2.80~0.914MPa)

A16_ADVENTURE_on_Windows解析例(3)

鏡板の無い円筒圧力容器の解析をしてみます。単位系はN-mm系を想定しています。

円筒の内半径は200mm、外半径は201mm。つまり肉厚は1mmです。高さは250mmとしました。円を正36角形で近似しました。

sheet 4  200 0 0  201 0 0  201 0 250  200 0 250
revolve 0 0 0  0 0 10 36

 

基本節点間隔は、25mmです。節点数1,728、表面三角形要素数3,456です。寸法の範囲は、(-201, -201,0)-(201,201,250)。基本節点間隔次第では一様なメッシュが出来ます。

fig1_pcm_surfacePatch2
図-1 表面パッチ(Meshman_ParticleViewer_HPCで表示)

そのままでメッシュ分割をすると要素が細かく成り過ぎるので、メッシュ作成時に「表面形状を補正する」にチェックをせずにメッシュを切ります。補正を止めるとアルゴリズムの頑健性が落ちますが元の形状や表面のメッシュの模様も維持されます。メッシュ生成に失敗する時には、チェックを入れると良いでしょう。

要素数5,472、節点数10,656の四面体二次要素が作成されました。

ヤング率は200,000MPa、ポアソン比は0.3としました。

ここ迄来て、対称性を利用して解けば良かったと気付きましたが、構わず進めます。境界条件の設定が少し難しくなります。

自由に半径方向に伸び縮み出来るようにする為、拘束を緩めに設定します。

Node8Selected2
図-2 節点8(0,-201,0)を選択中

拘束節点を選択する時に節点座標値が分からない為意図した節点がどうか分からない問題が有りました。AdvOnWinに機能追加をしました。図-2で見て分かるようにステータスバーを新設して、ピックした節点と面グループの情報を表示するようにしました。これで意図した節点をピックしやすくなります。Ver. 0.44bとしてリリースしようと思います。

節点8(0,-201,0)を選択中
図-3 節点8の拘束条件(XYZ方向)

これで3つの並進剛体モードを拘束しました。

Node26Selected
図-4 節点26(0,201,0)を選択中
ConstraintXzOnNode26
図-5 節点26の拘束条件(XZ方向)

これで、X軸回りとZ軸回りを拘束しました。

Node35Selected
図-6 節点35(201,0,0)を選択中
ConstraintZonNode35
図-7 節点35の拘束条件(Z方向)
faceGroup0Selected
図-8 面グループ0を選択中

剛体モードを拘束する拘束条件が分かり難いので、別に説明図を作成しました。

allConstraints
図-9 全ての拘束条件

節点8のZ方向と節点26のZ方向でX軸回りの回転を拘束します。節点8のX方向と節点26のX方向でZ軸回りの回転を拘束します。
節点8のZ方向と節点35のZ方向でY軸回りの回転を拘束します。

勿論剛体モードを止めるたけの拘束方法は1通りだけではありません。

荷重は内圧としました。

internalPressure
図-9 内圧条件(0.2MPa)

全ての境界条件をテキストで表示します。境界条件設定用の3D画面(BCAgent Ver.0.43bと言うタイトルの画面です)において情報(I)>境界条件(B)を選択します。

MenuShowCnd
図-10 全ての境界条件をテキスト表示するメニュー項目

図-11が表示されます。これは実はcndという拡張子で保存される境界条件ファイルをテキスト表示しただけです。

bcCnd_2
図-11 全境界条件のテキスト表示

内圧p[MPa]を受ける薄肉円筒の周方向応力の理論解。

$$\sigma_\theta =\frac{a}{t}p$$

但し、a:内半径、t:板厚。

実際の値を入力すると、

$$\sigma_\theta =\frac{200}{1}0.2=40.$$

出典:日本機械学会計算力学技術者認定事業標準問題集1 計算力学技術者2級第9版(2016/07/31)付録6.2節。

MaxPrincipalStressEqualHoopStress
図-12 最大主応力(周方向応力)37.5MPa~43.5MPa

誤差は-6.3%~8.8%です。少し大きいですね。図-12にZの端に近い方に赤や青の集中部が見えてますが、本来これは無い方が良いですね。図-1の表面パッチと見比べるとメッシュが一様分割では無い事が原因のようです。

円に内接する正36角形で円を近似しているので、周の実際の長さLは

$$L =2nasin(\frac{\pi}{n})$$

ここでn:角数、a:内半径。

真の周は1257mm、36角形の周は1255mm。よって圧力が0.1%本当より高く加わるので、正確には割り引く必要が有ります。差が少ないのでここでは割引計算は省きます。

DispX
図-13 X方向変位の分布(-4.08e-2~4.21e-2)

内圧p[MPa]を受ける薄肉円筒の内半径の増加量の理論解。

$$\delta a =\frac{a^2p}{tE}$$

但し、a:内半径[mm]、t:板厚[mm]、E:ヤング率[MPa]、p:内圧[MPa]。

実際の値を代入すると、4.e-2[mm]です。誤差は-2%から+5%です。

 

DispY
図-14 Y方向変位の分布(-1.58e-3~8.15e-2)

Y方向の場合は、理論解は同じ筈ですが、計算値はX方向変位と随分値が違いますね。理由は自分で考えてみて下さい。

次はZ方向歪です。

StrainZz
図-15 歪zz(-6.13e-5~-5.81e-5)

内圧p[MPa]を受ける薄肉円筒の軸方向歪の理論解。

$$\epsilon_{zz} =-\nu\frac{ap}{tE}$$

実際の値を代入すると、6.e-5[mm]です。誤差は-2.1%から+3.2%です。

A15_ADVENTURE_on_Windows解析例(2)

ADVENTURE_CADを利用して形状作成をして応力解析をしたのでご紹介します。

使用したADVENTURE_on_Windowsのバージョンは先日公開されたVer. 0.43bです。

使用したマシンの仕様は、以下です。
CPU:Intel® Core(TM) i5-7200U @2.50GHz 2.70GHz
OS:Windows 10 64bit
メモリ:DDR4-2133

解析ケース名:ellipticalShellTension.iag
形状記述ファイル名:ellipticalShell.gm3d
注意:単位は特に指定しないので、暗黙の了解です。

形状の特徴:
空洞が有る。
回転体である。真円では無く、正12角形。

sheet 10  0 0 0  0 0 1  4 0 1  6 0 3  4 0 5  0 0 5  0 0 6  4 0 6  7 0 3  4 0 0
revolve 0 0 0  0 0 10 12

1行目で10点から構成されるスケッチ(2Dの閉じた区分直線)を記述します。sheetがラベル、10が点数、その後にxyz座標値が10個続きます。次の行でz軸を回転軸としているのですが、xの値が零を跨がないように気を付けます。yの値は全て零としています。


図-0 sheetコマンドで作成した2D形状図

2行目で回転操作をします。revolveがラベル、その後に回転軸を構成する2点を記述し、最後に正何角形で近似するかという角数を指定します。

節点間隔:0.5mm

を指定しました。粗密分布は四面体要素を切る時は、利用出来ますが、表面パッチを作成する時には基本節点間隔以外は無視されます。

要素数 13,303
節点数 24,344

でした。

ヤング率:200,000MPa
ポアソン比:0.3

としました。

境界条件面認識パラメータ:デフォルト値
拘束:z=最小値の面をxyz拘束
荷重:z=最大値の面をz方向に+1Pa

領域分割パラメータ:デフォルト値
ソルバーパラメータ:デフォルト値
表面パッチ生成時間:1秒未満
四面体二次要素生成時間:11秒
領域分割計算時間:1秒未満
ソルバー計算時間:3秒
メモリ使用量:
ケースデータ保持:+0.1GB
四面体二次要素生成時:+0.1GB
ソルバー実行時:+0.1GB
可視化表示時:+0.1GB

結果を示します。


図-1 z方向変位、拡大率413倍


図-2 相当応力(節点)、z上方斜めから


図-3 最小主応力


図-4 最大主応力


図-5 相当応力(節点)、z下方斜めから


図-6 相当応力(節点)、Meshman_ParticleViewer_HPCを使用した断面図

 

A14_ADVENTURE_Magnetic_On_Windows テスト(3)

4.ParaViewデータ表示
計算の終わったデータを可視化します。
可視化ソフトはParaView、およびParticle Viewerを使います。最初はParaViewです。
ParaViewは大規模データの可視化を目的とした、オープンソースソフトウェアです。
FEMとの相性も良く、任意の断面表示、変形図、グラフ化など多彩なポスト処理が可能です。
http://www.paraview.org/
のホームページからプログラム、マニュアルのダウンロードが可能です。
日本語のチュートリアルなども、いろいろ公開されているので、インターネットで検索、参考にしてください。
4.1.ParaViewインストール
ParaViewホームページから適当なOS用プログラムをダウンロードし、インストールします。
インストールに関しては、特に注意することはありません。
4.2.ParaViewデータ読み込み
ParaViewを立ち上げ、メニューバーの「File」→「Open」コマンド()で、ADVENTURE_Magnetic_On_Windowsで計算し、ParaView用データとして保存していた”res.vtu”を開きます。
ParaViewのウィンドー配置は自由に設定できるので、上図と必ずしも同じようなウィンドー配置になっている訳ではありませんが、Pipeline Browser、Properties/Information、Layout #1ウィンドーが見えているはずです。
Pipeline Browserでは、データに施したフィルタリング等の経歴、および各処理結果の可視化が選択できるようになっています。
今はres.vtuデータの可視化が行われていることが、わかります。
Propertiesウィンドーの「Apply」ボタン()をクリックします。CADモデル、Air領域のソリッド図が、上図のようにLayout#1に表示されます。
4.3.ParaViewデータ可視化
Toolbarの”Solid Color”と表示されているコマンドウィンドー()右の”▼”をクリックし、”Magnetic Flux Density”を選択します。
“Magnitude”は絶対値強度表示であることを表しています。X, Y, Z成分表示も可能ですが、とりあえず”Magnitude”のままにしておきます。
“Surface”はCADモデル最外面の値を色表示します。こちらも、とりあえず”Surface”のままにしておきます。
Layout#1ウィンドーのモデルを、マウス左ボタン押ししながらマウス移動させて、モデルの表示角度を決めます。
Toolbarの「Rescale to Custom Data Range」ボタン()をクリックして、表示データ範囲を決めます。
最初はプログラムが最小値、最大値を探し、表示範囲を自動的に決めています。
筆者の場合、最小値”6.60102e-8″、最大値”0.135178″でしたが、最小値に”0.0″、最大値に”0.001″を入力、「Rescale」ボタン()をクリックします。
モデル最外面の一部が、赤く表示されます。
後はParaViewに慣れていただき、気にいるように可視化させる、ということになるのですが、もう一表示例を挙げておきます。
先ほどの状態からtoolbarの「Glyph」ボタン()をクリックします。
ParaViewにはデータ処理のための、様々なフィルターが準備されています。
Menu bar「Filter」→「Alphabetical」にマウスポインタを移動させると、インストールされているフィルタが表示、実行させることが出来ます。
また必要であれば、各自でフィルタをプログラミングして、ParaViewから呼び出すことも可能です。
「Glyph」はフィルタの一つで、磁束の流れ、強度を矢印で可視化させることが出来ます。
「Glyph」ボタン()をクリックすると、Pipeline Browse”に”Glyph1″という表示が追加され、データ処理に移ることがわかります。
Propertiesウィンドーの「Apply」ボタン()を、クリックすると処理が行われます。
モデル最外面データと重なって見難いので、最外面データを見えないようにします。
Pipeline Browserの「res.vtu」左側の眼印()をクリックし、最外面データを消します。
矢印の大きさが少し大きく見難いので、少し小さくしてみます。
Propertiesウィンドー「Scaling」項目、Scale Mode「off」→「Scalar」を選択します。
Scale Factorに入力されている数字を”0.01500…..”→”0.007″と入力し直し、「Apply」ボタン()をクリックします。
矢印の長さを磁束密度強度に比例させて、表示させることも出来るのですが、今回は矢印の色で強度を表すことにします。
Toolbar「Rescale To Custom Data Range」ボタン()をクリック、最大値を”0.001″と入力、「Rescale」ボタン()をクリックします。
これで強度の強い部分の矢印が赤くなり、磁束の流れ、強度が可視化できました。

いかがでしょうか?