P01_第33回中部CAE懇話会ベンダー講演において三好が講演

来る2017年11月10日(金)に名古屋市工業研究所 管理棟 第2会議室にて開催される第33回中部CAE懇話会において、弊社三好が「インサイトにおける構造系のCAE勉強ソリューションのご紹介」と題してベンダー講演します。
ご興味の有る方は是非ご参加下さい。

講演概要は以下の通りです。
インサイトでは、CAE教育を事業の柱として位置付けて来ました。CAEソフトウェアを適切に使いこなす為には、CAEの知識は必須ですが、何をどう勉強するかについて適切なガイドラインが無いようです。弊社がご提供するCAE教育サービス(ADVENTURE関連の講習会、材料力学とFEMを同時に学ぶ講習会、固体力学の資格取得支援の講習会等)の内容をご紹介し、更に構造系を主にCAE学習の実践方法等について提言します。

S1_005計算力学固体1級講習会2日目を開催-2級の復習について

昨日計算力学技術者固体力学1級の講習会の2日目を開催しました。
受講者は2名でした。
いずれも昨年2級を受かった方でしたが、既に2級の学習内容をかなり忘れているとの事でした。
ちなみに2級については弊社テキストを購入されていませんし、弊社講習会も受講されていません。

2級の事を忘れているのでは無いかという事は1日目の講習の中で感じていたので、昨日確認した所「そうだ」との事でした。2級の問題集を読み返したが忘れている事が多かったとの事です。
1級の学習は2級の知識が前提となっている部分が多いので、その知識が曖昧だったり記憶に無いままで1級の学習をしても消化不良を起こす事が懸念されます。

昨日はその対策として2級の標準問題集の索引を印刷してお渡ししました。又本ブログでも公開している2級の重要単語集を印刷してお渡ししました。2級の復習をする時は、大抵の場合、xxという単語に関連してどのような知識が2級で述べられていたか調べるという状況が予想されます。その時に索引が有るのと無いのとでは大違いです。索引が無ければ一所懸命標準問題集のこれはという所をめくってその単語を探す事になります。その行為自体無駄では無いのですが、効率という点ではいまいちです。索引があれば瞬時にその単語が言及されているページを読む事が出来るので、知りたい知識にすぐに辿り着けます。

この索引は単独で販売する事も考えてますので、欲しい方はご連絡下さい。

1級標準問題集の索引は現在作成中です。

後、勉強の方法ですが、自分が何を学習したかを電子媒体に記録する事を強くお勧めします。それはエクセルであってもワードであっても構いません。これについては別の記事を起こしたいと思います。

S1_004計算力学固体1級標準問題集第8版調査_問題数

今弊社で持っているのは第8版(刷は無記入)2011/09/30です。2017年版は第9版4刷みたいですがまだ入手出来てませんので、第8版の各章の問題数を調査しました。

章番号 章タイトル 第8版
1 非線形解析における応力と歪 15
2 材料非線形(弾塑性、クリープ、粘弾性) 30
3 幾何学的非線形 16
4 境界非線形(接触) 11
5 破壊力学・疲労解析 23
6 動的解析 17
7 伝熱解析 11
8 要素テクノロジー 16
9 数値解析法 15
10 解析の検証と品質保証 21
11 情報処理 16

S115:機械学会計算力学技術者合格対策テキスト2級/1級販売状況(2017/4/27以降)

日本機械学会 計算力学技術者1級・2級 (固体力学分野) 合格対策テキストの今年4月27日以降の販売状況です。

(9/14追記:1件抜けが有りましたので、追記します)

皆様ご健闘をお祈りします。

番号 注文日 個人/会社 備考
1 2  2017/06/21 個人 テキストのみ。
2 1 2017/06/21 個人 テキストのみ。1と同じお客様。
3 1 2017/07/07 会社 5日間コース受講
4 1 2017/07/07 会社 5日間コース受講。3と同じ会社所属。
5 2 2017/08/19 個人 テキストのみ。
6 1 2017/08/19 個人 テキストのみ。5と同じお客様。
7 1 2017/09/10 個人 テキストのみ。
8 2 2017/09/13 個人 テキストのみ。

S1_003書評:例題で学ぶ連続体力学(その3)

読みながらの書評なので、まとまりの無い文章になってしまいますが、又少し読み進みました。

従来「応力ベクトル」と呼んでいた物を「応力テンソル」との対比で「一体応力はベクトルなのかテンソルなのかどっちなんだい」という迷いが有りましたが、この本の説明では「表面力ベクトル」という説明だったので明解に成りました。(2.1.1項)

棒の応力とコーシーの応力がどう整合が取れるのかの説明が2.2.3項に明解に繰り広げられてました。実は、弊社ソフトMeshman_主応力にはコーシー応力と棒の応力を対比する機能が有るのですが、それをどう説明するかについて考えあぐねていました。本書の説明で非常に良いヒントを頂きました。

力の状態を説明するのに、点に付随する物理量のみでは駄目だという説明が非常に良かったです。詰まり、点に現れる力のベクトルは無数に存在するので、力の状態を表す物理量としては、扱い難いのです。結局断面を使用するという事なので、先刻承知という感じですが、このように説明されると妙に納得します。

例題が実に具体的で良いです。例題3.1を自分でも実際に解いてみました。
例題が易しそうに見える為、答えを見る前に自力で解いてみようという意欲が湧いて来ます。
結局間違えましたが、解説も非常に丁寧であり、最後迄読む気力を維持する事が出来ました。

紹介して無い部分でも良さそうな部分が有りますが、未だ上っ面しか読めておらず、ちゃんとした評価が出来ません。ここで一旦書評は終了したいと思います。

S1_002書評:例題で学ぶ連続体力学(その2)

実際に本文を読み始めてみましたが、ユニークな点が幾つか見つかりました。

以下は気づいた順ですので、細かい話と大きな話が混ざってます。

  1. 物理→数学→物理の説明のストーリーを示してくれる
  2. 学習&理解に躓く理由を解説している
  3. 1次元での説明から入ってくれる
  4. ベクトルやテンソルのボールド(太字)標記の説明とその利点
  5. 指標標記(私は添え字という言い方を好むが)の説明とその利点の説明
  6. コーシーの応力原理の説明において力のモーメントが零になる事を丁寧に説明してある

続きます。

 

 

 

S1_001書評:例題で学ぶ連続体力学

良い本を教えて貰いました。
https://plaza.rakuten.co.jp/takupin/diary/201708230001/

出版されてすぐに気付かなかったのは迂闊でした。
早速購入し読み始めてます。

例題で学ぶ連続体力学,非線形CAE協会編,石井建樹,只野裕一,加藤準治,車谷麻緒 共著,2016/5,森北出版.

固体力学1級受験者の為の必読本だと思います。
現在たったの10頁しか読んでませんが、そう判断する理由を既に前書きに見つけました。

(1)これ迄世の中に無かった「連続体力学の独習書」を作成する事になった
(2)テンソルを扱いながらも、手計算できる具体的な例題を多数掲載
(3)著者らもそれ迄何となく理解していた内容を改めて学び直し、実際に手を動かす事の大切さを痛感した
(4)躓き易い内容や理解のポイント等、企業技術者からのアドバイスも多く取り入れている
(5)連続体力学さえ容易に学習出来るようになれば、高専を卒業した20歳程度の若い技術者も、その誠実さと若さをもって汎用プログラムを活用する事で、戦力として十分に活躍出来る

(ことさらに高専と言っているのは、前書きを書いた著者代表が高専の先生だからという要因が有ります。)

特に(5)に共感しました。この考え方は従来から私が主張している(ブログには初めて書くと思いますが)「固体力学のCAE技術者は詰め込み教育による促成栽培で養成すべきだ」という考え方と一致しています。固体力学のCAE技術者は経験のみでは育ちません。理論の理解が必須です。しかし20歳程度の高専卒技術者が容易に読みこなせる連続体力学の本は、皆無だったと思います。

誤解の無いように付け加えますが、有限要素法概略を実務者向けに分かり易く理解させる本は有りましたが、連続体力学に正面から向き合った本は、程度の差は有れ、どれも難解であったと思います。

この書評は続編も書いて行こうと思います。

 

S114:弊社主催の日本機械学会認定技能講習会の8月度日程

今年度の計算力学技術者試験の申込期間が8月17日(木)と近づいておりますが、弊社主催の日本機械学会認定技能講習会の8月度の日程を以下の通りご案内しますので皆様、ぜひ奮ってご参加下さい。
尚、講習の詳細は以下のURLの情報をお読み下さい。
http://www.meshman.jp/seminar/cae.html
8月度開催日時
第1回8/11(金)14:00-17:30
第2回8/28(月)14:00-17:30
(第2回は8/17以降の開催となっておりますのでご注意下さい。修了証の日本機械学会への提出期限につきましては、各自で日本機械学会にご確認下さい。)
定員:各4名
開催場所:弊社会議室(PC持参は不要です)

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おります。
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。

(1)(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。

(2)(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。
当社の講習会を弊社会場において受講された方には「修了証」を当日発行致します。(遠隔地受講の方は郵送期間をみておいて下さい)
受講料:
平日開催は、20,570円(消費税込)
休祝日開催は、23,070円(消費税込)
(Skypeによる遠隔地講習もご相談に応じます。こちらも2,500円の上乗せとなります。)

講習内容:
片持ち梁の曲げ問題をWindows PC上でオープンソースCAEソフトADVENTURE_on_Windowsを用いて解析して頂きます。日本機械学会が求める要件を満たす内容の講習をご提供致します。

F01_計算力学技術者(熱流体力学分野1級)2017年度版標準問題集改訂&早期販売開始

6/19に熱流体力学分野1級の標準問題集が改訂する事が告知されました。

改訂理由:解析技術者を取り巻く環境の変化。

改訂に伴い、熱流体力学分野1級に限って早期販売を行うそうです。

予約申込期間:
2017年6月19日(月)~2017年7月28日(金)17:00まで(必着)

発送:
入金確認後、8月初旬以降に順次発送予定

金額:
5,200円

現時点で最新の2016年度版 標準問題集 (熱流体1級)<第3版6刷>の販売は終了したようです。

改訂内容、販売方法及び単相流に関する分野とキーワードの詳細はこちら

熱流体は弊社では従来扱っておりませんでしたが、これを機会にフォローしたいと思います。

 

 

 

 

 

A10_丸棒の引張解析:ADVENTURE_on_Windowsを使用

今回のテーマは

(1)円柱メッシュがどのくらい綺麗に切れるか。正36角形で近似しました。
(2)解の検証。真円との比較。又正36角形理論値との比較。
(3)反力の検証。真円との比較。又正36角形理論値との比較。
(4)設計的にはどう考えるかの検討。
形状作成から解析完了に要した時間は約15分です。

モデルはADVENTURE_CADで作成します。
形状記述ファイルの拡張子はgm3dです。
メモ帳でも良いですが、私はフリーのsakuraエディタを愛用しています。

寸法

半径:5mm
高さ:30mm
断面:正36角形


単位系
1行目の最初の3つの数字は円の中心座標、2番目の3つの数字が半径のベクトル、3番目の3つの数字が円の法線ベクトルです。2行目は押し出しを記述しており、押し出し量をベクトルで与えています。
長さ:mm
力:N
メッシュ条件
基本節点間隔=1.0(一様メッシュ)
メッシュ作成時に表面形状を補正:Yes
二次要素
21027節点、13870要素
体積は2,341mm3(この数値は弊社無償ソフトウェアMeshmanViewerで調べました)

(真円なら3.1416*5*5*30=2,356.2mm3)。

図-0 メッシュ

材料条件


ヤング率:205,800MPa
ボアソン比:0.3

表面のエッジ抽出オプション

デフォールト

拘束条件

図 -1 拘束面

図-2 拘束条件

図-3  荷重負荷面

図-4 荷重条件

図-5 境界条件一覧

出力項目

可能な物全て

領域分割とソルバーオプション

デフォールト

結果

図-6 変形拡大率5000倍、X変位(max 9.82e-5mm)

図-7 変形拡大率5000倍、Y変位(max 9.53e-5mm)

図-8 変形拡大率5000倍、Z変位(max 0.00143mm)

図-9 変形拡大率5000倍、σzz応力(値はフルレンジ:8.4~17.8MPa)

図-10 変形拡大率5000倍、σzz応力(レンジ9.6~10.0:max 17.8MPa)

図-11 変形拡大率5000倍、σzz応力(値はフルレンジ4.88~13.5MPa)

図-12 変形拡大率5000倍、Mises応力(レンジ9.6~10.0:max 13.5MPa)

図-13 変形拡大率5000倍、最大主応力(値はフルレンジ8.40~19.9MPa)

図-14 変形拡大率5000倍、最大主応力(レンジ9.60~10.0MPa:max19.9MPa)

ここから6/16に追記。

解析ケースを例えばr5h30cylinder_36gonという名前で保存すると、

r5h30cylinder_36gon.iagというファイルと
r5h30cylinder_36gon.filesというフォルダ

がセットで作成されます。.iagはバイナリファイルなので、エディタ等で中身を表示する事は出来ません。.filesのフォルダには、AdvOnWinがこっそり作成した全ての中間ファイルが全部保存されます。

最後に反力を計算します。この計算を可能にする為には、解析時に「反力」を出力項目として予め指定しておく必要が有ります。形状定義で円柱を正36角形で近似した為、又メッシュが完全に正36角柱とは限らない為、所定の荷重の強さを与えても、断面積の誤差により総荷重が意図した物と異なるからです。とここ迄書いて、本来は設計荷重は荷重の強さでは無く、総荷重で与えるべきだと気づきました。

ADVENTURE_on_Windows(以下AdvOnWin)のインストールフォルダの下に

runBCAgent.bat

と言うMicrosoftバッチファイルが有りますので、それをダブルクリックします。

図-15 BCAgent起動直後

メニュー項目で、

ファイル(F)>*.pchと*.pcgを開く(O)

保存した解析ケースの.filesフォルダの中の

Solid_2.0.pch

Solid_2.0.pcg

を順に開きます。ここで、2.0の部分は境界条件設定開始時のダイアログで入力したパラメータと同じ数字となります(デフォールトなら2.0で可)。するとモデルが表示されるので、拘束した面を選択します(緑色)。

図-16 BCAgentで表示した解析モデル(拘束面を選択中)

メニューで、

情報(I)>面情報(F)

を選択すると、2つのファイルを選択するように求めるので、同じフォルダの
Solid.msh
Solid_2.0.fgr(2.0の部分は適宜読み替えて下さい)

を順に選択して下さい。すると図-17のように表示されます。左の列には上から0始まりで全ての節点番号が並びます。右の列には、今選択した面上の節点なら1、そうでなければ0が書かれています。

Ctrl-A Ctrl-Cで全データをクリップボードにコピーしておきます。

図-17 選択面の節点リスト

一方、反力を出力項目として指定していれば、保存したフォルダの中にReactionForce.datというファイルが存在します。これはテキストファイルであり、極簡単に説明すると各行に各節点の反力3成分が並んでいます。

このファイルをMicrosoftエクセルで開きます。別にLib reOfficeでも構いませんが、以降の説明はエクセルの場合です。

  1. Excel起動
  2. 保存した解析ケースフォルダのReactionForce.datを開く(ファイルを開くダイアログにおいて、全てのファイルを開くように拡張子選択の所を変更して下さい)
  3. 「テキストファイルウィザード1/3」で、「カンマやタブ等の区切り文字によってフィールド毎に区切られたデータ(D)」にチェック
    取り込み開始行:4
    「次へ」をクリック
  4. 「テキストファイルウィザード2/3」で、スペースにチェック。その他にチェックして「:」を入力
    第2-4フィールドが必要。
    「次へ」をクリック
  5. 「テキストファイルウィザード3/3」で、全て[G/標準]である事を一番下迄スクロールして確認して「完了」

今は解析条件より、反力はZ方向のみの和を取りますので、D列に注目します。

既にクリップボードにコピーしたデータをE1のセルに貼り付けます。

全行に渡り、D列とF列の積を計算して和を取るとZ方向の反力合計となります。即ち、G1に=D1*F1と記述します。

総節点数が21,027なので、一番下の行が21,027行です。節点番号は0始まりなので、最大節点番号は21,026です。G21028のセルに=sum(G1:G21027)と記述するとZ方向の反力合計が求まります。

-7.64e2

です。これは総荷重と等しい筈です。

仮に断面を半径5の真円と見做すと断面積は79.54mm2ですので、荷重強さ9.8N/mm2を掛けると769.7Nとなります。

断面を正36角形として計算します。正n角形の面積Snは、以下の式で表されます。

\(S_n = \frac { na^2}{4tan(\frac{\pi}{n})}\)

但し、
\(a =2Rsin (\frac{\pi}{n})\)

\(a =2Rsin (\frac{\pi}{n})=2 \times 5 sin(\frac{3.14}{36})=10 \times 0.0871 = 0.871\) \(S_n = \frac { 36 \times  0.871^2}{4tan(\frac{3.14}{36})}=\frac{27.3}{4 \times 0.0874}=78.1\)

面積は78.1mm2です。こちらから荷重を計算すると765Nとなります。誤差は(764-765)/765×100=-0.5%です。

それでは解析結果の精度を確認します。

 

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