Calculix 20本ノック:11本目: exampleの実行 Contact/Hertz2D: 長続き目指しブログ

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20200314

Calculix 20本ノック:11本目: exampleの実行 Contact/Hertz2D

10本完了したので、目標を20本に変えてみた。
その11本目。

Calculixとは

フリーの解析ソフト。

ccx　ソルバー
cgx　プリポスト

環境

WSL
Xming
Calculix 2.11
gmsh
gmshの機能を使ってメッシングすることがある。
imagimagick
hcpyで画像作成するとき、convertするので使う。
pip2
matplotlib
gnuplot

ノック11本目: exampleの実行 Contact/Hertz2D

データの入手

公式サイトからのリンクで行けるGithubのexample。

下記サイトのリンクから、自分のCalculixのバージョンにあったファイルを探す。

https://github.com/mkraska/CalculiX-Examples/releases

Contact

Hertz2D

平面ひずみ要素で、四角と1/4円をぶつけて接触させる。その時の応力分布をみる。
強制変位と荷重の2パターンで1/4円を移動させている。

ccx2.11では正しい結果がでない？

ccx2.11では収束しなかった。（頑張って条件をいじって結果をだしても、READMEのコンターの分布と同じにならなかった。）
ccx2.16のwindows版を使ったら、一発で通った。結果はREADMEの結果と同等のものが作れた。

READMEにあるmonitor.pyの結果と同じように収束しなかった。
このEXAMPLE全体に言えるが、初期設定では収束しないやつとかがある。
これもccxのバージョンのせいだと思っている。

内容

Hertzの接触を、FEMで求める。
球体とか円柱が、他の面等に接触した時の応力分布等を表したHertzの式というのがあるらしい。
周波数のHertz（Hz）と同じ人が考えたらしい。

まずはディレクトリの移動。

cd ~/CalculiX-Examples-2.11/CalculiX-Examples-2.11/Contact/

「~」は、サンプルを回答した場所のアドレス。

サンプルの実行

cgx -b pre.fbd

をすると、メッシュ、境界条件などのファイルが出力される。
これらのファイルは、.inpで読み込まれて使用する。

ccx Hertz

とすれば、同じ結果が出てくる…はずだった。

収束しない

STEP1は強制変位で動かしている。
STEP2は荷重変位で動かしている。
強制変位で動かしたほうが、収束はしやすいそうな。

STEP1は収束した。
ただ、STEP１はREADMEに書いてあるようなイテレーション回数で、収束しない。
STEP2の荷重で動かしているほうは収束しないで終わる。

なんで？

ccx2.11では結果が違う。

終息したSTEP1の結果だけを見てみる。

READMEにあるような、対称な応力分布になってくれない。片側の応力が出てこない。
接触面で応力が出ているけれども、サンプル画像では、内側で応力が発生していた。

ccx2.16(windows版)を使ってみる。

READMEと同じ結果が出てくる。
きっとこれが正しい結果なのだろう。同じ結果なので載せない。

ccxのバージョンは新しいのに限る。
以下の「余計なこと」は、すべてccx2.16でやった。

いろいろやってみる。

master slaveを入れ替えてみた

下記のようにマスタースレーブをひっくり返した。

*CONTACT PAIR, INTERACTION=contact, TYPE=SURFACE TO SURFACE
Ssblk,Sscyl

結果は変わらなかった。

平面応力要素でやった（デフォルトは平面ひずみ要素）

平面ひずみだから意味のある解析なのですが、あえて平面応力でやってみました。

ファイルall.mshの

*ELEMENT, TYPE=CPE8, ELSET=Eall

を

*ELEMENT, TYPE=CPS8, ELSET=Eall

に書き換えた。

cgx Windows版をメインで使わない理由

windowsで最新版(2.16)が使えるのに、わざわざlinux上の2.11を使う理由は、

cgxのGUIのメニューが一部使用できない箇所があった
（常にではなく、frdのロード時（？）など限られたタイミングで起こる。）。
下記画像、（左）WSL（Xming）のcgx2.11の右クリックメニュー（右）windows版のcgx2.16の右クリックメニュー
windows版ではdatasetsが出ない。載せていないが、矢印を展開した先でも似たような現象が散見された。