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)