Cantilevered tapered membrane#
問題の説明#
テーパのある片持ち梁を膜要素を用いて固有値解析を実施した際の6次モードまでの固有振動数を比較するベンチマークです。The Standard NAFEMS BenchmarksにFV32として掲載されています。
条件#
ベンチマークに使用するメッシュは次の通りです。1次要素と2次要素でメッシュのパターンを分けています。


条件図を次に示します。図の左端を並進拘束(XY拘束)し、全節点は奥行方向の並進拘束(Z拘束)しています。

入力する物性値は次の通りです。
材料物性 |
入力値 |
---|---|
ヤング率 |
200E+9 N/m^2 |
ポアソン比 |
0.3 |
密度 |
8000 kg/m^3 |
結果と考察#
比較する結果は各モード次数での固有振動数の値です。比較結果を示します。
Solver |
Type |
Order |
Shape |
Result |
Error |
---|---|---|---|---|---|
Reference value |
1 |
44.905 |
‐ |
||
Reference value |
2 |
44.636 |
‐ |
||
Commercial code |
M3D4 |
1 |
quad |
44.783 |
99.73% |
Commercial code |
M3D8 |
2 |
quad |
44.636 |
100.00% |
CalculiX 2.18 |
M3D4 |
1 |
quad |
44.946 |
100.09% |

Commercial code 1st order elements (mode1)#

Commercial code 2nd order elements (mode1)#

CalculiX 1st order elements (mode1)#
Solver |
Type |
Order |
Shape |
Result |
Error |
---|---|---|---|---|---|
Reference value |
1 |
132.12 |
‐ |
||
Reference value |
2 |
130.14 |
‐ |
||
Commercial code |
M3D4 |
1 |
quad |
130.63 |
98.87% |
Commercial code |
M3D8 |
2 |
quad |
130.14 |
100.00% |
CalculiX 2.18 |
M3D4 |
1 |
quad |
132.23 |
100.08% |

Commercial code 1st order elements (mode12)#

Commercial code 2nd order elements (mode2)#

CalculiX 1st order elements (mode2)#
Solver |
Type |
Order |
Shape |
Result |
Error |
---|---|---|---|---|---|
Reference value |
1 |
162.83 |
‐ |
||
Reference value |
2 |
162.72 |
‐ |
||
Commercial code |
M3D4 |
1 |
quad |
162.59 |
99.85% |
Commercial code |
M3D8 |
2 |
quad |
162.72 |
100.00% |
CalculiX 2.18 |
M3D4 |
1 |
quad |
162.81 |
99.99% |

Commercial code 1st order elements (mode3)#

Commercial code 2nd order elements (mode3)#

CalculiX 1st order elements (mode3)#
Solver |
Type |
Order |
Shape |
Result |
Error |
---|---|---|---|---|---|
Reference value |
1 |
252.99 |
‐ |
||
Reference value |
2 |
246.63 |
‐ |
||
Commercial code |
M3D4 |
1 |
quad |
246.79 |
97.55% |
Commercial code |
M3D8 |
2 |
quad |
246.63 |
100.00% |
CalculiX 2.18 |
M3D4 |
1 |
quad |
253.20 |
100.08% |

Commercial code 1st order elements (mode4)#

Commercial code 2nd order elements (mode4)#

CalculiX 1st order elements (mode4)#
Solver |
Type |
Order |
Shape |
Result |
Error |
---|---|---|---|---|---|
Reference value |
1 |
393.31 |
‐ |
||
Reference value |
2 |
382.02 |
‐ |
||
Commercial code |
M3D4 |
1 |
quad |
379.14 |
96.40% |
Commercial code |
M3D8 |
2 |
quad |
382.02 |
100.00% |
CalculiX 2.18 |
M3D4 |
1 |
quad |
393.00 |
99.92% |

Commercial code 1st order elements (mode5)#

Commercial code 2nd order elements (mode5)#

CalculiX 1st order elements (mode5)#
Solver |
Type |
Order |
Shape |
Result |
Error |
---|---|---|---|---|---|
Reference value |
1 |
396.26 |
‐ |
||
Reference value |
2 |
391.55 |
‐ |
||
Commercial code |
M3D4 |
1 |
quad |
389.83 |
98.38% |
Commercial code |
M3D8 |
2 |
quad |
391.55 |
100.00% |
CalculiX 2.18 |
M3D4 |
1 |
quad |
396.53 |
100.07% |

Commercial code 1st order elements (mode6)#

Commercial code 2nd order elements (mode6)#

CalculiX 1st order elements (mode6)#
CalculiX1次要素のモード5と6は画像の掲載間違いではなく、出力されているモードは図の通りである。