<トンボの羽の構造解析>

No.5918# 2003年9月29日# Marc勉強中#
はじめまして、じゅんと言います。
現在自分はトンボの羽の構造解析をしようと考えています。そこで、現在困っていることがあります。
よろしければアドバイスしていただけないでしょうか?
解析ソフト:Marc
使用要素番号:要素77(翅みゃく用)、要素72(膜用)
タイイング　:100

具体的に解析したいことは、トンボの翅のアーチをともなった隆起構造の評価です。
現在困っている点です。
トンボの翅の翅みゃく部分(とんぼの翅の筋みたいな部分です)は翅の付け根から先端にかけて、アーチしながら太さと厚さを換えていきます。ちなみに、翅の翅みゃく部分は中が空洞のような構造をしています。
そこで、その翅みゃくを要素77でモデル化したいのですが、
現時点ではそこがうまくいっていません。

　　　　　　　　★
=================a
　　　　　　　　　　　b===========　　　　　
　　　　　　　　　　　c===========
=================d　　　　　　　　　　　　
　　↑　　　　　　　　　　　　↑　　　　　　　　　
　　梁　　　　　　


= は翅みゃくの厚さのつもりです。
簡単なモデルです。本当は直線ではなく、アーチしています。うまくかけないので、a,b,c,dはたてに一直線です

自分的には、このような段々を小さくしていけば近似的に徐々に厚さが変わっていく翅みゃくモデルにできると思っています。しかし、これですと★のところの部分の結合が
うまくできません。もしここをうまくつなげるには、★の部分の梁の厚さをこんな感じにしなければだめなのでしょうか?
---------------1
　　　　　　　　　　　　2----------
---------------3----------

1,2,3も一直線です。

理想的には、
a ========== b

仮に上のような梁があれば、これを太さが別々になっている(つまりa>b)梁要素を定義できるのでしょうか?よろしくお願いします。



No.5922# 2003年10月1日#　ハッピー#
長い掲示板の歴史(?)の中で、昆虫の解析は初めてではないでしょうか?
機能美の究極的な昆虫の形態から新しい構造物を研究されるのでしょうか、
と言った興味津々はさておき、
梁要素ですから、与えた断面形状から計算される断面特性に置換されて太さという
概念はなくなってしまいます。太い厚肉管に対応する梁要素と細い薄肉管に対応する
要素をつないでいけば良いように思えますがいかがでしょう?
「徐々に厚さが変わっていく」と書いておられるのは、「外径が段階的に細くなる」
という理解で良いのでしょうか?



No.5934# 2003年10月3日# Marc勉強中#
ハッピーさんこんばんは早速のご返事ありがとうございます。
おっしゃる通りトンボの翅から新しい構造を学ぼうというもので、 絶対に何かすごい発見をするぞ!と一人で盛り上がっている今日この頃です。(^^

> 梁要素ですから、与えた断面形状から計算される断面特性に置換されて太さという
> 概念はなくなってしまいます。太い厚肉管に対応する梁要素と細い薄肉管に対応する
* 要素をつないでいけば良いように思えますがいかがでしょう?
*
ご指摘ありがとうございます。実は、梁のことがイマイチ理解できていない所があったんですが、 ハッピーさんのご指摘で整理できました。本当にありがとうございます。

解析を煮詰めてはいないんですが、一応解析できました。この後の展開としては、さらに詳しく見たい場所にソリッドを組み込んでみようと考えています。

この掲示板に相談してよかったです!今まですべて一人であーしなきゃ、こーしなきゃと悩んでいたもので、 アドバイスしていただいたおかげで物凄く楽になりました。
がんばります♪
あっ、またつまづいたら相談しますのでよろしくお願いします(^^
それでは失礼します。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　じゅん



No.5935# 2003年10月3日# ピピ#
マジで面白そうな研究ですね～。
個人的に興味があるのは、トンボの翅を構成している生体構造の応力-ひずみ曲線
なんですけど、どうやって調べるんでしょうか?

あれだけ大きく変形するものですし、フックの法則からは大きく外れるんでしょうね。
そのような材料が人工的に作れるのか否かも含めて、すご～く興味あります。

あんまり参考になるものが無さそうですが、
J.E.ゴードン著　「構造の世界」　丸善
生体構造に関して参考になると思いますよ。ぜひ、ご一読を。
(imadaさんから教えてもらいました)



No.5938# 2003年10月4日#　ハッピー#
梁要素に関しては、CAE実用大事典の
　構造解析>FEM各論>ビーム
にも記事があります。あと、梁とソリッドなど異種要素の結合については
　構造解析>FEM各論>FEM要素一般
が少しは参考になるかも。
分かりにくければ掲示板で聞いても良いし、ピピさんの本も面白そう。
複眼の思想で多角的にアプローチするのがいいかも。トンボですから(^^;;



No.5940# 2003年10月4日# ピピ#
> 梁要素に関しては、CAE実用大事典の
<略>
> が少しは参考になるかも。
by ハッピーさん
私も読んでみましたが、すご～く参考になりますよ。

> 複眼の思想で多角的にアプローチするのがいいかも。トンボですから(^^;;
ですね～。それで理解できたことはここで公表していただけると嬉しいですね。



No.5941# 2003年10月5日# Marc勉強中#
ハッピーさんピピさんこんばんは。
アドバイスありがとうございます♪みなさんお優しい。

> > 梁要素に関しては、CAE実用大事典の
<略>
> > が少しは参考になるかも。
要素結合の話やビームの話は本当にありがたいです。参考にさせていただきます♪

> あんまり参考になるものが無さそうですが、
> J.E.ゴードン著　「構造の世界」　丸善
> 生体構造に関して参考になると思いますよ。ぜひ、ご一読を。
早速探して読んでみます。ありがとうございます。

> 個人的に興味があるのは、トンボの翅を構成している生体構造の応力-ひずみ曲線
> なんですけど、どうやって調べるんでしょうか?
by ピピさん

そこは痛い所です。今の時点では、正しいヤング率の測定などは考えてないんです。というのは、おっしゃる通り生物なので正確な測定は無理かと考えています。また翅も小さすぎて試験できそうにないですし。
そこで、今の時点では、まずは適当なヤング率を仮定して翅のモデルを解析し煮詰めて、そのデータがある程度収束したモデルを現物に近いものと仮定し、実際のトンボの翅に簡単な点荷重を掛けるなどしてその変位を測定します。次に、モデル解析の変位が実験値の変位と等しくなるようにヤング率をとろうかと考えています。なので、本当に正しいとは言えないんですけど(^^;;
　でも、個人的にはこれでもトンボの構造解析は大丈夫かと考えています。

> それで理解できたことはここで公表していただけると嬉しいですね。

もちろんOKです。でも、あんまり期待しないでくださいね(^^
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　じゅん


No.5945# 2003年10月6日# MarcUser#
トンボの羽の問題は面白そうですね.
この春に慶応大学で開催された非線形CAE勉強会で久田俊明先生が
トンボの羽の構造解析とその周囲の流体解析を連成して解かれていた
のを覚えています.(確かALE要素解析だったと思います.)

木の葉の模様(葉脈)の強度的な考察もどこかの論文で見た記憶があります.



No.5949# 2003年10月9日# Marc勉強中#

こんにちはMarcUserさん
貴重な情報ありがとうございます。参考になります♪
木の葉の研究ももうされてるんですね。うっ、もっと勉強しなきゃ。。。。
本当に情報ありがとうございます。
(編集担当：うし 2005/01/23)

< cracking option >

No.5623# 2003年7月16日# promechanica初心者#
　どなたか教えて頂けますと幸いです。
　疲労について調べています。繰り返し同一の荷重が負荷される構造物における疲労なのですが、これを考える時にcrack optionなるものを使うのは一般的でしょうか?
よく分からないのですが、このcracking optionを使うとcrackにshearやtensileはかからずcompressive stressのみかかるようにするoptionのようで、これを使うのと使わないのでは計算過程も結果も大分異なるようです。
　MARC以外にANSYS,Mechanicaなんかにも、このようなoptionはあるでしょうか?



No.5625# 2003年7月16日#　よし☆三#
私もMARCをよく知らないのですが,もしそのようになるとしたら
コンクリートの解析などで使うオプションではないでしょうか.
(編集担当：うし 2005/01/23)

<全ひずみ理論とひずみ増分理論>

No.5600#　2003年7月11日# rikou#
こんにちは。お世話になります。
題のとおりなのですが、MARCはどちらを用いているのですか。
ちょっと聞かれたのですが、答えられなかったもので。マニュアル等は見てみたのですが、それらしい記述は見あたりませんでした。探し方が悪かったのかもしれませんが。また、オプションで変更できるのかも教えてください。よろしくお願いします。



No.5601# 2003年7月12日# MarcUser#
こんにちわ.

Marcのマニュアル表記では
全ひずみ理論:Total Lagrange
ひずみ増分理論:Updated Lagrange
という表記になります.
何も特別指定しなければ,Total Lagrangeということになるかと思います.
マニュアルA編の第5章を参照してください.
オプションで言えば,UPDATE,FINITE,LARGE DISPあたりの関係または,
PLASTICITY,ELASTICITYでも指定できます.
まずは取り急ぎ.



No.5621# 2003年7月14日# rikou#
Marc Userさん、いつも回答していただきありがとうございます。
指摘されたA編の第5章を拝見しました。
その結果、ひずみ増分理論にするにはパラメータオプションのUPDATEを
使えばよいと判断ました。
間違っているようならご指摘してください。
ありがとうございました。
(編集担当：うし 2005/01/23)

<OSの違い>

No.5428# 2003年6月20日#　グリーンチャンネル#
お世話になります。
現在MARCで解析をしているものですが、OSの違い(unix、win)により実行可能と不可能な解析モデルが出てきました。
これについては素人なので良く分からないのですが、どうもunixとwinの数値のしきい値の違いによるものだそうです。
unixの方がシビアで計算途中でオーバーフローしてしまい強制終了させられます。
winで全く同じ物を流すと流れてしまいます。
弊社環境はUNIXであるため何とかしたい問題であるのですが、ベンダーはあきらめろといいます。
さらにwinで解いた問題も無理をしているので信頼性が低いから、無理に解くことに意味をなさないと言われました。
どうも話がずれているようで、そもそも違いがあることが問題ではないのでは無いかと考えています。
信頼性はユーザーが判断すべき問題で、ベンダーに保証してもらおうなんて誰も考えていないはずですし。
無理をして不安定な部分を乗り越えた解全てに意味が無いというならば納得できますが、世の中には不安定な部分を乗り越えて意味をなす解はたくさんあるはずです。
(過去にも有りましたし)
モデルをより安定させるように修正する必要は有るかと思いますが、これではosによって何処まで安定にする必要があるか差が出てきてしまい、労力が異なりますよね。
「はー!」
今非常に腹が立っていて、冷静に判断できない部分があるのかもしれません。
みなさんはどう思われますでしょうか?



No.5429# 2003年6月20日# rex_sc#
グリーンチャンネルさんこんにちはrex_scです。
> 現在MARCで解析をしているものですが、OSの違い(unix、win)により実行可能と不可> 能な解析モデルが出てきました。

ありがちですね。良くありますよこういうのは。
もちろん逆もありますよ、UNIXで流れてWINで流れないのもざらです。
むしろ、UNIX系で育ってきたソフトを強引にWINで動かしているソフトはこの傾向が強いですね。

ベンダーの言っていることは正しいとは思いますが、あきらめろは酷いですね。
片方でながれてしまってる以上は、原因を突き止めて、ここをこうしてくださいとサポートすべきでしょう。当然、同じ条件設定でWINでも流れることが大事で、結果が同じになる必要があります。ただ、100%同じになるのは無理ですのでご注意を99.9%ぐらいは同じになって欲しいものですが。

どの解析でもそうですが、いろいろな結果の比較をする場合は、同じソフトで、同じバージョン、同じマシン、同じOSで行うべきだと思います。
グリーンチャンネルさんの所はUNIXということですのでUNIXでその計算が流れるようにベンダーにきっちりとサポートさせるべきですよ。

最後に、UNIXと言っても、AIXやHP-UX,SUN-OS,IRIX,LINUXと様々な種類があります。同じOSの同じバージョンでもCPUの違いによって微妙に処理が異なってしまうことがあるので、ご注意を。



No.5430# 2003年6月20日# MarcUser#
こんにちわ
> 現在MARCで解析をしているものですが、OSの違い(unix、win)により実行可能と不可> 能な解析モデルが出てきました。
> これについては素人なので良く分からないのですが、どうもunixとwinの数値のしきい> 値の違いによるものだそうです。
> unixの方がシビアで計算途中でオーバーフローしてしまい強制終了させられます。

同じようなことを経験したことがあります.UNIXでも種類(というよりもFORTRANコ
ンパイラの違い)によってだいぶ違います.

例えば1/0のような計算が実行された場合,あるUNIXでは実数の大きな値を代入
して実行継続してしまいます.別のUNIXでは「ちゃんと」devided by zeroを出力して
終了します.
あと,よくあるのは数値が代入されずにいきなり式の右辺に変数が現れたときに,ど
のように取り扱うか?という問題があります.(いくつかのUNIXはゼロですが,通常
は定義していないんだから,何が入っていても文句は言えません.)

どちらがいいかは人によって異なると思いますが,私はエラーを出して止まる方がい
いと個人的には思っています.

計算は基本的にはある限定された範囲のなかで行っているわけで,over flowや
under flowを起こすような計算をやらせたことに問題があると思います.その問題を
問題としてみないで結果が出ても,果たしてその結果は正しいのか?という不安
があります.

多くの場合は問題設定が適切でないということだと思います.つまり入力データが
おかしいか,プログラムにバグがあるかのどちらかではないでしょうか?



No.5435# 2003年6月20日#　ハッピー#
> 弊社環境はUNIXであるため何とかしたい問題であるのですが、ベンダーはあきらめろと>　言います。
> さらにwinで解いた問題も無理をしているので信頼性が低いから、無理に解くことに意　
>　味をなさないと言われました。
> どうも話がずれているようで、そもそも違いがあることが問題ではないのでは無いかと
考えています。
by グリーンチャンネルさん

ベンダーさんの意見が分からないでもありませんが、「winで解いた問題...意味をなさない」はいけませんねぇ。win版しか持たないユーザーに何と説明するのやら。
ここはベンダーさんとしても、むしろソフトの品質を改善するチャンスとみて流れるようサポート&改良をした方が良いと思いますね。なかなかユーザーの生データでテストできるチャンスは無いでしょうから。

> 思うに、OSの仕様の違いで解ける解けないが決まってしまうような
> シビアなことにならないように、アルゴリズムが練られてると信じますが
> ソフト開発されてる方、如何でしょう?
by ちまきさん
社内開発ソフトでは、そこまで熟成しませんから、別の計算機に移植したりすると発散して解けなくなることは珍しいことではないと思います。
MarcUserさんが書かれていた「未定義変数をゼロとするか前のゴミが残っているか」はコンパイラーによって違いますし、「最適化コンパイル」という有り難迷惑もあります。プログラムを書かれる方はご存じと思いますが、私たちがコーディングした順序では計算しないんですよ!コンパイラーが同じ結果が得られると判断した、より速い計算順序に勝手に変えるんですがこの最適化に「レベル」があって、ドーピングと同じで効きすぎると副作用=答えが変わる。
この最適化もコンパイラによって違うから、どうしても答えが出ない場合は最適化を外して鈍行で処理したり。市販ソフトは、こいうことが無いよう遙かに慎重にコーディングされていると思いますが、所詮、人間が作るものですから抜け、ミスは避けられないでしょう。
また今回の計算機イプシロンの問題まで含めて完璧を期するのは容易ではないと思います。
やはり、今回の件は完璧に少しでも近づけるチャンスと見て欲しいなぁ。
(編集担当：うし 2005/01/23)