概要概要

有限要素 (FE) ソフトウェアは通常、構造物の動作のモデリングと分析に使用されます. FEソフトウェアを使用する場合, 得られた解は多くの理由で近似値です. 記事上で, 構造有限要素モデルのエラーの原因について説明します, モデルを検証および検証するときに注意すべき点を示します. If you didn't know already, SkyCivで提供するソフトウェアのほとんどは、有限要素法に基づいています (五), したがって、この記事はSkyCivのようなFEソフトウェアを扱うときに関連します.

有限要素ソフトウェアを使用する際のエラーの原因

以下のリストで, I've summarized the main errors that can arise when modeling structures with FE software. これらのいくつかはユーザーが制御できるかもしれませんが、他のものはしばしば助けられないかもしれません.

  1. 数値エラー: 分析はコンピューターで実行されます, 有限の精度でのみ実数を表すことができます. したがって, 数値プロセスに関連する多くの丸めおよび切り捨てエラーがあります.
  2. 数理モデルの選択の悪さ: What if the physical system that you're trying to model or simulate doesn't abide by the assumptions of your model? おそらく、モデルには単純化が多すぎて、実際のシステムの表現が不十分になります。.
  3. 離散化エラー: FEソフトウェアは、連続した数式と数式を離散化することで機能します. もちろん, 離散モデルは、連続モデルを完全にマッピングすることはできません, エラーを避けられない. うまくいけば, それらは重要ではないことがわかります.
  4. 固有の弱点と制限: Lack of experience using FE software means that some engineers aren't aware of the limitations or shortcomings of this type of software. 例えば, 非常に大きなセクションまたは非常に短い長さのメンバーのモデリングは、接続の周囲またはCADからモデルをインポートした後に発生する可能性があります. しかしながら, これらのタイプのメンバーは、FEプロセスの条件が悪くなり、誤った結果を生成する可能性があります。.
  5. 入力によるヒューマンエラー: これはおそらく最も一般的または明白なエラーの原因です. The engineer or user has entered their inputs incorrectly and it's leading to an error. 例えば, 節点の位置が誤って入力された ミリメートル ソフトウェアが期待していたとき メートル. これは巨大な構造になります, 正しく入力されているため、セクションはまだ小さいですが ミリメートル.
  6. モデリングのヒューマンエラー: 経験の浅いユーザーは、構造を正しくモデル化するのに問題がある可能性があります. これにより、ユーザーが理解または認識できないエラーが発生する可能性があります (怖い!). 例えば, 隣接する要素が相互に接続するために共通のノードを共有する必要があることに気付かない場合があります. これを怠ると、モデルの制約が不十分になります. 以下に示すモデルでこの例を見ることができます. 1つの部材が構造全体の上部にまたがっており、エンジニアは上部の部材を複数の連続した部材に分割して柱を接続するのを忘れていました。. ありがたいことに、 SkyCiv Structural3Dには組み込みがあります "モデルの修理" 関数.

接続不良のフレームモデル

図 1: エンジニアが柱を上部の梁部材に正しく接続していませんでした.

これらのエラーを最小限に抑えるにはどうすればよいですか?

解決の前後の両方でモデルを徹底的にチェックすることをお勧めします. で 絶対最小値, FEソフトウェアを使用する場合は、次のタスクを実行する必要があります:

  1. 常に入力をチェックし、ソフトウェアが意図した値で動作していることを確認してください. ソフトウェアにバグがあるとユーザーがサポートチームに何度も連絡したことに驚かれることでしょう。, 間違った単位やデータを入力したことに気付くだけです.
  2. Always perform rough hand calculations to check if the results are within the range you're expecting (しばしば呼ばれる "野球場" 数字).
  3. 構造物の変形形状を常に点検してください. If the shape isn't what your intuition expects then you may have set up the loads or supports incorrectly.
  4. 結果が少数になる場合, ソフトウェアで数値の精度を確認してください. 数値出力精度法をに変更します "指数関数的" たとえば、出力のスケールを理解できるように表記します。. あるいは, あなたの数が非常に大きい場合, you've probably set up the model incorrectly or your structure is poorly designed.

この記事が、有限要素ソフトウェアを使用するときに発生する可能性のある問題やエラーの種類を理解するのに役立つことを願っています. モデリングに疑問がある場合, 私たちのサポートチームがお手伝いします. When you're using SkyCiv Software, don't be afraid to contact support for any modeling concerns.

ポールコミノCTOとSkyCivの共同創設者
ポールコミノ
CTOとSkyCivの共同創設者
機械式 (Hons1), BCom
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