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. まだ知らなかったら, 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, FEソフトウェアで構造をモデル化するときに発生する可能性のある主なエラーを要約しました. 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.
- 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.
- 数理モデルの選択の悪さ: モデル化またはシミュレートしようとしている物理システムがモデルの仮定に従わない場合はどうなりますか? 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。.
- 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.
- 固有の弱点と制限: FEソフトウェアの使用経験が不足しているということは、一部のエンジニアがこのタイプのソフトウェアの制限や欠点を認識していないことを意味します。. 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。.
- 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. エンジニアまたはユーザーが入力を誤って入力したため、エラーが発生しました. 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.
- 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.
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:
- 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.
- 結果が期待する範囲内にあるかどうかを確認するために、常に大まかな手計算を実行してください (しばしば呼ばれる "野球場" 数字).
- 構造物の変形形状を常に点検してください. 形状が直感的に期待したものではない場合は、荷重またはサポートを正しく設定していない可能性があります.
- 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, モデルを正しく設定していないか、構造が適切に設計されていない可能性があります.
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. SkyCivソフトウェアを使用している場合, モデリングに関する懸念については、サポートに連絡することを恐れないでください.
ポールコミノ
CTOとSkyCivの共同創設者
機械式 (Hons1), BCom
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CTOとSkyCivの共同創設者
機械式 (Hons1), BCom
この記事のプレゼンテーションはよく考えられています. ユーザーの観点から、有限要素モデリングのエラーの基本をカバーしています。. 使用する必要がある数学は、偏微分方程式と行列演算であることを言及したいと思います. もちろん問題は、方程式の積分部分または微分部分を決定することです。数値近似を述べたとおりです。. ソフトウェア プログラマーとして、適切な近似値を得るために必要な反復を行うループに入る必要があります。. それはあなたが責任を負う難しい部分です. GT strudl と Staad の初期の頃は、近似値を取得するために必要な反復回数に問題がありました。, したがって、最初にソフトウェア近似値の開始となる手計算値を最初に確立することが常に推奨されていました。. デザインでは, ほとんどの場合、言語で記述されているため、適切なサイズと形状から始めて、反復値を正しい値に収束させる必要があります. その反復値が収束しない場合でも、Risa はエラーなしで捕捉します. 反復が収束していないことを知らせる STAAD のようなエラー メッセージを入力してください。.