伊藤の卒論日誌

継続研究する人がいれば…†

• 金具詳細モデルのhdfデータはk2の/home/gakusei/2015/ito/sasikomi_model2/syousai_model にあります。
• 3Dプリンターで印刷する金具のstlデータは/home/gakusei/2015/ito/joint/new_1.5mm_joint/4mm にあります。
• 金具の寸法とかは卒論本体を参考にしてください。
• トラス要素のデータはmentatにログインしたとこにあります。
  • /2015/ito の中のmodel6_～～　にあります。
• 私は3Dプリンター壊れて組み立てるの間に合わなかったから、3Dプリンター使うときはお早めに！
  • 木材削るのも、割と時間かかるよ。
• 組立性能を数値化できるといいね。
• 有限要素解析で異方性は難しいかも（xyz軸に無いやつは）。
• 木材利用研究論文報告集の平沢先生の研究を見ましょう。

目標とメモ†

目標（メモも有り）†

方針†

• ジョイントに曲げを与えられるか？
• FEM、トラス要素、実物の比較を行う。
• まずは、ワーレントラスでやってみる。
• 差し込みモデルで金具のヤング率を大きくして、mentatと比較
• 継手に変な応力が作用してないか確認（繋ぎ目、付け根とか）

優先事項†

• 金具を印刷して、1/10模型を造る。

• 12/18
  • 半解析をしようとしたが、どこで固定するかに苦戦。
  • 端のジョイントなら全体で解けそう。

• 12/9
  • ヒノキのヤング率は約9GPaらしい。

    12/11までの目標

    木材の曲げ試験(数本の平均)を行いヤング率を求める
    ジョイントが少し間違ってたみたいなので修正	修正完了

• 11/25
  • Mentatとりあえずやってみた。
  • 横のメッシュはEXPANDで間違ったと思う。

• 11/18
  • Mentatやろうとしたけど、パスワードが打てない。11/19解決

• 11/17
  • 端部分のジョイントを作成した。
  • 少し曲がってしまった。
• 大きな影響は無いと思う。

• 11/5
  • 任意の断面の応力をCSVファイルにした。

• 10/29
  • 木材5本、印刷金具が差し込めるまで削るのに、以外に時間がかかった。

• 10/26
  • 工作の練習をしてみた。ノコギリの刃の厚さが0.6mm程度だったので印刷したジョイントが差し込めるようになるまで切り込みを入れるのは少し大変だった。

• 10/23
  • 金具を印刷してみた。

• 10/20
  • resu_forc_nodaで節点力が求まるかも。
    • 計算できたっぽいけど、結果の見方がよくわからない。

• 10/23までの目標
  • 3Dプリンターで金具を造ってみる。
  • Para Viewで節点力ができるか探る。
    • 節点力わかれば、そのまま金具に与えられる。
  • paraviewグラフのデータを出力

• 10/16までの目標
  • Paraviewで応力をグラフで出力できるようにする。
    • できた。

• 10/9までの目標
  • 求めたい部分だけ六面体要素で、他は四面体要素でmesh切ってみる。

• 10/8
  • ParaVisを使うことで断面での応力がわかりやすく求まりそう。
    • とりあえず、応力の方向を矢印で表せた。
  • しばらく、結果の見方を｛はじめてのPara View}でやってみる。

• 10/7
  • 真ん中だけ、要素を変えてみたがエラー。sub mesh でAsterは解けないかも。境界条件がダメというエラー？（２材料みたいにして解くのか？）
    • Merge Nodes （節点を共有的な）をすることで解決した。ただ、継ぎ目の節点で隙間が空いた。

• とりあえず普通にmesh切って、断面の応力やってみた。

• 10/1
  • 六面体要素のmeshは、&link(複雑な形,http://www.geocities.co.jp/penguinitis2002/study/Salome/hexahedron/hexahedron.html)だとpartitionとかで区切る必要があるのか？
    • 六面体になるように区切る？

• 9/30
  • 六面体要素でmeshを切ったがエラー。sub meshで解決できるか試す。

• 夏休みの目標
  • 2次元トラス要素と3次元トラス要素を解く。
    • ASTKの使い方がわからず2次元はうまくいかないので、3次元をAsterで解いてみようと思う。
  • 作ったジョイントを3Dで印刷して、実際に木材を接合させてみる。
    • 木材は後藤さんと買いに行く。 とりあえず、木材は研究室の余っている材料でやってみる。
  • ジョイントに軸力をかけてみる。（境界条件をどうするか？）

• 9/28
  • &link([FEM-LISA],http://lisa1st.seesaa.net/)で立体トラスが解けそう。
    • windowsだけ
    • 1300節点までなら無料らしい

• 9/26
  • 「立体トラスの有限要素解析プログラム」を私物のPC(windows7)に入れてみたが、解析ができなかった。やはりvista以前のやつか？

• 9/18
  • ワーレントラスの軸力を計算しようとしてみたが、奥行き方向の部材の応力の正負がバラバラなので難しそう。

• 9/17
  • 一部分の応力を見る方法により、応力を求め、断面積を掛けると手計算に近い値が出たが、応力を見る部分により値にバラツキが生じるため、どうするか？
  • 斜材の赤い部分で黄色になっているところの応力を表示している。（Scalarを読む） 断面積は12×12=144である。

    手計算	応力に断面積を掛けた
    1.15470	0.00792103×144=1.1406

• 9/16
  • やはり「立体トラスの有限要素解析プログラム」はwindowsでしかできない模様だったので、「wine」を用いて開こうとしてみたが上手くいかない。トラスに関しては、Asterで求めるよりも簡単かも。

• 9/15
  • &link(ここ,http://iizukakuromaguro.sakura.ne.jp/212_fem/212_fem.html)に立体トラスの有限要素解析プログラムというのを発見したが、windowsでしかできない？
    • 軸力とかも出そう。

• 9/11
  • 改良版（3mmボルト穴）

• 9/9
  • トラス要素を解析していたが、サイトでダウンロードできるcomm,medファイルを用いると応力を見ることが可能だが、自作のmedファイルを用いるとエラーが出る。 しかし、translationをしないで作製すると計算できた。（これが原因かは、よくわからない）（節点がないから？）
  • 様々なボルトを買いに行き、ジョイントの穴のサイズを決める。9/10 とりあえず3mmの穴でやってみる。

• 9/7
  • 3次元トラスで軸力を解いてみようとしているが境界条件？でエラーが出る。
  • barre要素では、上図のような解き方はできない模様？（奥行き方向ができない）

• 8/28
  • ３次元トラスに床版をつけて、床版に面載荷してみた。ミーゼス応力
  • トラスの引張・圧縮 赤が引張、青が圧縮
  • 軸力をN=σAで求められるのか？

• 8/26）
  • salomeで軸力はどうやって求めるか調べる。
  • 床版を付けて、分布荷重？

• 8/24
  • 3次元トラスを解く場合、接合部をどうするか？
  • 1mm厚のジョイントを改めて作製した。角度は、60度ではない。

• 7/14
  • 引き続きトラス要素のやり方を探る。
    • ASTKを実行しようとしているが保存先？が設定できない。8/4保存解決
    • resuファイルがないからか？8/4resuファイル作製出来た。
    • 8/4　ASTKが実行エラー。おそらくcommファイルでエラー模様。

• 7/6
  • asterでトラス要素が解けるか？
    • とりあえずこのサイトのように進めてみようと思う。 https://sites.google.com/site/codeastersalomemeca/home/code_aster-1/bimu-youso/barre-youso
  • 解けた場合、一部分だけ作製したジョイントに変えられるか？

• 6/29
  • サンドイッチした2材料を解く。初めはヤング率を全部同じにして、だんだん変化させる。
    • 両端のヤング率は6000MPaに固定し、真ん中を変化させる。（1つの材料は15×10×200mm、片持ち梁の線載荷40N/mm）

      真ん中のヤング率(MPa)	手計算(mm)	aster(mm)	相対誤差(%)
      6000	63.21	62.21	1.6
      10000	51.72	50.92	1.6
      15000	42.14	41.52	1.5
      50000	18.35	18.15	1.1
      100000	10.16	10.08	0.7
      210000	5.13	5.12	0.2

  • 大きいboxの真ん中に小さいboxをfuseさせて、3つに分けても解ける模様。

• 6/22
  • salomeで部材（木材）とジョイント部（鋼材）を剛結させて解くために、2材料でのsalomeの使い方を勉強する。
    • asterで2材料を解いてみた。

      手計算	aster	要素数	相対誤差
      46.296mm	46.516mm	19951	0.4%

• 6/15
  • salomeで継手のモデル作製する。厚さを変えて、薄くても大丈夫か調べる。 こんな感じか？

• 5/18
  • ホームセンターで角材のサイズを確認する。
    • 8*8,　9*9,　10*10,　12*12,　15*15,　24*24,　30*30
    • 12*12が一番多いかも
  • ジョイント部の厚さを1mm以上くらいにする（薄いと壊れやすい）
  • 2mmから、だんだん薄くしていく。
  • ボルト穴は1つ？
    • とりあえず2本

memo†

• 簡単なトラスで制作し、継手の解析をする。
• 木材と鋼材の2材料？
• まずは、継手を剛結させて解いてみる。（ボルトはなし）
• 継手につながる部材の本数でどう変化するか。
• 四面体要素かシェル要素か？
• ボルト径をどうするか？
• 人が通行するので荷重は群集荷重（5.0kN/m\( ^3 \))?
• Asterで金具に軸力を載荷するにはどうするか？
  • 三角形分布になるなら、２点に圧縮と引張をかければ出来そう。
• 金具に載荷する方向どうするか？
  • 新たにベクトルで軸を作ってできないか？

土木学会東北支部・卒論発表†

• 2/2，3　卒論発表
• 3/5（土）岩手大学　上田キャンパス

  日付	内容
  12/15まで	土木学会の会員になる
  12/15まで	講演申込みする
  1/21まで	卒論タイトル
  1/25 17:00まで	支部原稿の提出(電子投稿）
  1/28 12:00まで	後藤さんに概要提出
  2/1 15:00まで	4階図書館スライド提出

卒論テーマ†

• 3Dで、トラスのジョイント部を印刷し、角材で模型を製作
  • これを参考にする。 http://committees.jsce.or.jp/mokuzai/system/files/004.pdf

新しいジョイント案†

• 半円型に穴がたくさん空いているようなもの

卒論日誌†

Aster†

120×120×2500mm、ヤング率6GPa、荷重1000N、片持ち梁の先端に線載荷する。

meshの長さは大きく影響する模様。

ワーレントラス以外について†

ハウトラス†

• 木構造なら&link(ハウトラス,http://www.e-bridge.jp/eb/tcontents/yasasikunai/chapter150306.html)が適しているらしい。
• 応急橋でも応用できるかも

ジョイントの境界条件について†

左側を固定してみて、他の部分は同じ値を載荷してみた†

• この条件だと、かなり前方に変化するがいいのかな？（スケールはかなり大きくしてる）
• なんとなく片側固定じゃダメそう

下の面を固定†

• 片側を固定するよりは大丈夫そう。
• ミーゼス

ジョイントの半解析について†

• 1/2のジョイントに軸力を作用させて応力状態などを見てみるのが目的。
• 境界条件の設定をどうするかに課題あり。

印刷したジョイントについて†

モデルの考察†

1mm厚†

• 
• 透けているし、弱々しい感じがした。
• 気づいたら曲がってた（木に差し込む前）。印刷直後は曲がってなかった気がする。
• 試しに木を差し込んでみた。
• 木を差し込んでみたら、斜めの部分がすぐに折れそうな感じがした。
• ボルトの穴とかは大丈夫そうな感じ。

1.5mm厚†

• 1mm厚よりも強そう。あまり透けていない。
• 斜めの部分もまあまあ強い。
• 2mm厚までは必要なさそう。

木材(ヒノキ)の曲げ試験によるヤング率測定†

• 断面12×12mm
• スパンは1000mm
• 荷重は0.683(kg)×9.8(m/s^2)=6.693(N)
• 最後のたわみから求めた。

  	たわみ(mm)	ヤング率(GPa)
  1本目	7.099	11.367
  2本目	4.721	17.093
  3本目	5.557	14.522
  4本目	5.603	14.403
  5本目	5.628	14.339
  6本目	5.645	14.295
  7本目	5.595	14.423

• 1本目、2本目があまりにもずれているので再試験

  ②	たわみ(mm)	ヤング率(GPa)
  1本目	7.408	10.893
  2本目	4.691	17.203

  正しいようである
• 3～7本目の平均を取るとヤング率14.396GPa
• ヒノキのヤング率は約9GPaとなっているが？

ヤング率をグラフの傾きから†

差し込みモデル(salome)†

RGD525のヤング率(2.84GPa)†

• salome上で差し込みモデルを作製し解析した。下図はmises応力
• 金具部の拡大
• 差し込んだとこに応力集中してる。
• 金具のみ

鋼材のヤング率(206GPa)†

• 金具の真ん中に集中（正負ミーゼス）
• 金具のみ

床版付き†

• 床版のサイズ9*90*スパン

1/10模型について†

材料の寸法と個数†

• 12*12*250 : 30本
• 12*12*120 : 9本
• 中央金具 : 10個
• 下1金具 : 2個
• 下2金具 : 2個
• 上1金具 : 2個
• 上2金具 : 2個

載荷方法について†

• とりあえず床版を付けて載荷する。
• その後に中央の桁に載荷する？

たわみ比較†

salomeメモ†

新たにメッシュを切らずに要素数を増やす。†

• mesh1を右クリック、convert to/from quadraticを選択、convert to quadraticsを選択、apply and close　→　要素数が増える。

post-proの応力†

• 引張が正、圧縮が負で表示される模様。極端に応力の範囲を小さくすることで正負を調べることが可能。

部分的な応力の値を見る方法†

• 普通にAsterで計算が成功した後に、Meshモジュールに変える。
  • この際に、post-proで応力を表示させておく必要がある。
• 対象のMeshで右クリックして[Mesh infomation]を選択する。
• そこで[Element info]にして、[Node]か[Element]を選択して、モデルの見たい部分をクリックすると応力が分かる。
• BARRE要素だと部材ごとに応力を見ることが可能。
  • しかし、普通にMeshで切ったものはNodeごとに見るので複雑。

断面の応力を見る†

• post-proでScalar Defを右クリック
• Clipping Planesを選ぶ
• そこで角度とか軸とか決められる
• ApplyをしてOKをする。
• もう一度右クリックでValues labelingを選ぶと断面の応力が数値で表示される。

Merge Nodes(節点の共有？)†

• sub meshと普通のmeshの節点を共有させる
• Modification→Transformation→Merge Nodesをクリック
• nameに全体のメッシュを選択してApply and closeしてOKをクリック

• 変なエラー出てる時に、Merge Nodesすると解決するとき有り。

Barre要素(トラス要素)†

• &link(このサイト,https://sites.google.com/site/codeastersalomemeca/home/code_aster-1/bimu-youso/barre-youso)を参考にする。

斜めに載荷†

• commファイルの載荷のところを{PRES_REP}で設定するとできる。
• PRES_REPは「面に垂直に働く力」ということを利用する。
• 今の所、斜めに載荷するには「面載荷」しかできていない。
• 変位を見るには「Deformed Shape and Scalar Map」でDXとかを設定しないでOKする。
• 載荷する方向が複数あっても大丈夫そう

RESU_FORC_NODA†

• &link(このサイト,http://salome-meca.cocolog-nifty.com/blog/2012/03/liaison_unif-c3.html)に少し書いてあるがよくわからない。
• マニュアルの方では見つけられなかった。

Para View†

モデルの見方†

• まず、Asterとかでrmedファイルをつくる。
• ParaVisモジュールにする
• pipeline browserのbuiltinで右クリックしopenでrmedファイルを開く
• propertiesのApplyを選択すると見れる

断面の切り方†

• SourcesのSearchでsliceを探す
• propertiesで断面の位置を選択する
  • 探すやつを入力、選択しenter
• Applyで表示

断面の応力をベクトルで表示†

• まず断面を切る。
• pipeline browserでSliceを選択
• SourcesのSearchでGlyphを探す
• propertiesのVectorsの項目がVで有ることを確認しApply
• ベクトルで方向がわかりやすく表示される。

線分上の値からグラフ†

• SourcesのSearchでPlot Over lineを探す
• propertiesで線分の位置を決めApply
• グラフを選択し、propertiesで見たいグラフを選べる

グラフの値をcsvファイルにする†

• グラフを作ってから「日」みたいなアイコンをクリックする。
• 新たに出来たところで「Spreadsheet View」を選択する。
• 値が表示されたら、[file]→[export]でcsvファイルができる。

グラフの意味（たぶん合ってると思う）†

Para View参考ページ†

• &link(使い方,http://www.geocities.co.jp/penguinitis2002/study/ParaView/FLUENT/FLUENT.html)とか
• &link(グラフのやり方,http://salome-meca.cocolog-nifty.com/blog/2012/03/paraviewcsv-06b.html)が書いてある

工作メモ†

ノコギリについて†

• 研究室にあるノコギリの刃の厚さは約0.6mmくらい

金具を差し込む木材に切り込み†

• 先にボルト穴を開けてから、ノコギリで切り込みを入れる。
  • この順番じゃないと木が割れる。

木材の切り込みについて†

• 印刷した金具の厚さがノコギリの刃の厚さより厚いのでかなりめんどくさい。
• 紙やすりとか使ったりして削った。
• 切り込みが斜めになったりしてしまう。
• 印刷した金具を随時差し込みながら切るので、たまに抜けなくなり折れる可能性があるので、予備で印刷したのを使いましょう。

材料を購入するとき†

• 後藤さんにお金もらって買いに行く。
• ホーマックで買ってもいい？

工作の注意点†

• 木材に電動ドリルで穴を空ける際は、下に不要な木材を敷くことで割れにくくなる。

salomeのエラー†

• 保存できずに表示される。

• よくわからないエラー

3Dプリンターメモ†

• 10/20
  • 印刷しようとしたら、edenの電源が入らなかった。

3Dプリンターエラー†

• 1/12　UV Lamp のエラーで停止。UVの部分がPargeできていないのが原因（stanbyにはなる）？
• ものづくりセンターに報告し、メンテナンスすることになった。

Mentatメモ†

mentatの起動の仕方†

• ターミナルを開く
  • ssh -X kisoken@quartet.gipc.akita-u.ac.jp→パスワード
• 2015→ito

MESH GENERATION†

• 構造研の[Mentatの概要]と書いてあるファイルを参照する。
• EXPAND（奥行き方向）に注意

GEOMETRIC PROPERTIES(幾何学特性)†

• NEW→STRUCTURAL→3-D→SOLID→PROPERTIES→ASSUMED STRAIN →OK→ELEMENTS:ADD→EXIST。
• ここでトラス要素を選べる。
• 断面積（矩形、円形）も与えられる。 MAIN MENUに戻る。

MATERIAL PROPERTIES(材料特性)†

• MATERIAL PROPERTIES→NEW→STRUCTURAL→YONG'S MODULUS(ヤング率):(MPa), POISSIN'S RATIO(ポアソン比)を与える。

MAIN MENUに戻る。

BOUNDARY CONDITIONS(境界条件)†

• NEW→STRUCTURAL→FIXED DISPLACEMENT→PROPERTIES →DISPLACEMENT X Y Zにクリック。(X,Y,Zを拘束する)→OK →NODES:ADD拘束したい箇所を囲む(点が緑になっていれば選択せれている)→右クリック。
• NEW→STRUCTURAL→POINT LOAD(荷重)またはFACE LOAD(面荷重)

• POINT LOAD(荷重)の場合
  • FORCE X,Y,Zの与えたい方向を選択し、荷重を入力する。
• FACE LOAD(面荷重)の場合
  • PRESSUREを選択し、与えたい応力(MN/m^2)を入力する。 →OK→FACES:ADD与えたい箇所を囲む→右クリック。

MAIN MENUに戻る

LOADCASES†

• NEW→STATIC→LOADS→すべての境界条件に必ずチェックを入れる。入れないと反映されない→STEPに1と入力?

MAIN MENUに戻る

JOBS†

• NEW→PROPERTIES→lcase1をクリック?。 →INITIAL LOAD→すべての境界条件に必ずチェックを入れる→OK →JOB RESULTS(見たい結果にチェックを入れる)→今回はSTREESとTOTAL STRAINを選択→OK →SAVE→RUN→SUBMIT(1)でモデルを走らせる

RESULTS(結果を見る)†

• OPEN DEFALT→LAST

• どういう変形をしているか見たい時
  • DEF ONLY1またはDEF&ORIG
• たわみの値を見たいとき
  • SCALARをDisplacementX,Y,Zの見たい変位方向を選択し、OK→NUMERICS
  • VIEWとかMOVEを駆使して節点番号を調べてから→Result→TOOLS→SHOW NODESで節点番号を入力するとその点のたわみ量が見れる。

参考リンク†

• &link(Marc Mentatメモ,http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/cgi-bin/gwiki/wiki.cgi?Marc%2fMentat%a5%e1%a5%e2)
• &link(尾山さんの修論日誌,http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/cgi-bin/gwiki/wiki.cgi?%c8%f8%bb%b3%a4%ce%bd%a4%cf%c0%c6%fc%bb%ef)
• &link(藤村さんの卒論日誌,http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/cgi-bin/gwiki/wiki.cgi?%c6%a3%c2%bc%a4%ce%c2%b4%cf%c0%c6%fc%bb%ef)
• &link(尾山さんの卒論,http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotou/tebiki/pdf/so12oyp.pdf)にMentatでトラス要素していたと書いてある。
  • 使用方法は不明
• 構造研にある「Mentatの概要」と書いてあるファイルが分かりやすい。
• mentatの&link(マニュアル？,http://mcweb.nagaokaut.ac.jp/~kurahashi/lecture/marc-jap.pdf)
• mentatで&link(2Dトラスのやり方,http://www.egr.msu.edu/classes/me424/averillr/Marc.Truss.pdf)が書いてある。
  • 断面積の決め方とかは、3Dトラスでも参考になる。

試しに計算†

• 断面10×10mm、スパン100mmを片持ち梁でたわみ(mm)の計算してみた。
• E=6000MPa、ν=0.3、P=20N
• mentatは任意の節点を選択した

  手計算	mentat（メッシュ粗い）	相対誤差	salome（メッシュ細かい）
  1.333	1.391	4.35%	1.325

mentatとasterの2次元トラス要素でたわみ比較†

• mentat
• aster
• mentatの方で部材の中間を分割してしまったが同じ値だった。

mentatとasterの3次元トラスでたわみ比較†

• ヤング率:6GPa
• aster(剛結モデル）
• mentat
• 相対誤差6.89%

mentatトラス注意点†

• lineを引くときは必ず、打った点の順が早い方から遅い方になるようにする。

基本UNIXコマンド†

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotou/linux/vine.html#unix

Asterコマンド†

http://opencae.gifu-nct.ac.jp/pukiwiki/index.php?plugin=attach&refer=SALOME-Meca%A4%CE%BB%C8%CD%D1%CB%A1%B2%F2%C0%E2&openfile=00-00.pdf

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